将二氧化碳 (CO2) 引入标准的 H2/CH4 工艺气体路径，可作为 CVD 钻石合成的关键纯化剂。通过在化学反应中释放氧气，CO2 有助于选择性去除非金刚石碳相，直接获得更高质量、更高纯度的金刚石薄膜。
引入 CO2 可改变化学环境，在沉积过程中主动抑制石墨的形成。与标准碳氢化合物混合物相比，这种“化学抛光”可形成具有卓越结构完整性和光学性能的微晶薄膜。
质量增强机制
氧气的作用
当通过质量流量控制器引入 CO2 时，它会分解，在等离子体中提供氧气来源。
这种氧气改变了沉积过程的基本动力学。
它将化学反应从简单的碳沉积转变为生长和蚀刻的复杂平衡。
选择性蚀刻杂质
这种氧气存在的主要好处是选择性蚀刻非金刚石相。
石墨碳（杂质）与氧气的反应速度远快于稳定的金刚石晶格。
因此，石墨缺陷几乎在形成时就被“烧掉”或蚀刻掉，只留下纯金刚石结构。
提高晶体纯度
由于石墨相被不断去除，所得的金刚石薄膜表现出显著提高的晶体纯度。
这种碳缺陷的减少确保了更具结构强度的材料。
它防止了会降低材料性能的“烟灰”或无定形碳的夹杂。
优化表面和光学性能
平衡的氧化还原（还原-氧化）环境不仅能清洁晶体，还能改善薄膜的物理特性。
添加 CO2 可改善表面形貌，从而获得更光滑、更均匀的微晶薄膜。
此外，由于杂质会干扰光的传输，这些更清洁的薄膜表现出卓越的光学性能。
理解权衡
平衡生长与蚀刻
虽然氧气有利于纯度，但重要的是要记住它是一种蚀刻剂。
适当的氧化还原环境可优化生长速率，但失衡可能是有害的。
如果 CO2 浓度过高，蚀刻速率可能会与沉积速率竞争，从而可能减慢过程或损坏金刚石表面。
为您的目标做出正确选择
为了在 CVD 工艺中有效利用 CO2，请根据您的具体材料要求调整气体比例：
- 如果您的主要重点是光学清晰度和纯度：优先引入 CO2 以积极蚀刻石墨相并改善透射性能。
- 如果您的主要重点是表面光洁度：使用 CO2 精炼微晶薄膜的表面形貌，降低粗糙度。
气体流量控制的精度是将化学潜能转化为材料完美的关键。
摘要表：
| 因素 | 引入 CO2 的影响 | 对 CVD 钻石的好处 |
|---|---|---|
| 杂质控制 | 选择性蚀刻非金刚石碳 | 更高的纯度和更少的石墨缺陷 |
| 结构完整性 | 积极抑制石墨形成 | 增强的晶体结构和耐用性 |
| 表面光洁度 | 精炼表面形貌 | 更光滑、更均匀的微晶薄膜 |
| 光学性能 | 去除干扰光线的烟灰/杂质 | 卓越的透明度和光传输性 |
| 工艺平衡 | 优化的氧化还原（还原-氧化）环境 | 平衡的生长速率与持续净化 |
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