[发明专利]一种由分割计算圆柱型谐振腔Qt值来确定沉积台的方法

说明书

本发明涉及一种由分割计算圆柱型谐振腔Q_t值来确定沉积台的方法，方法步骤包括：(1)在圆柱型谐振腔模型中建立轴坐标，确定旋度方程；(2)将谐振腔内部的空间进行划分；(3)分块计算类品质因数Q_t；(4)谐振腔内部等离子区具体位置的确定；(5)沉积台位置的确定。本发明准确的判断圆柱型谐振腔内部的电场强度的分布情况，反映出谐振腔内等离子体区域的具体形状，合理设计沉积台的位置，利于金刚石的膜生长。

技术领域

本发明属于在金刚石膜的制备工艺中谐振腔类品质因数Q_t处理的技术领域，特别是一种由分割计算圆柱型谐振腔Q_t值来确定沉积台的方法,该方法相较于其他方法而言可以更精确的定位谐振腔内部不同部位的Q值。

背景技术

在金刚石膜的制备工艺中，要想提高成品质量通常会采用微波法，这主要是由于相较于其它方法而言，微波法具有明显的优势。在通过微波法制备金刚石膜的过程中，首先需要考虑的就是设计合适的谐振腔。在工业上，微波谐振腔是一种常用的元件，在微波器件以及信号的检测中得到广泛应用。

在有关金刚石膜的制备方面，谐振腔最初的装置是采用波导直接耦合激发微波等离子体，然后是石英钟罩式的结构，近几年使用比较多的是圆柱型谐振腔、以及在圆柱型谐振腔的基础上加以改进的椭球形谐振腔。而在这些发展过程中，设备的品质因数Q一直都是关注的重点。

在一些文献以及书籍中，已经给出关于结构比较简单的谐振腔品质因数Q的推导方法和计算公式，可以计算出谐振腔的Q值。但是应用到金刚石膜的制备工艺上，就会出现很多问题。首先，通过传统公式计算的方法得出的是谐振腔内部等离子体区内电场强度E的平方和与整个谐振腔内部的全部空间电场强度平方和的比值关系。该方法虽简单易行，但是Q值只表示出了谐振腔内部电场强度的一个比值关系，无法全面的反应谐振腔内部等离子区的具体形状以及与石英壁、沉积台的相对位置关系。因此在谐振腔设计过程中无法很好地确定沉积台的位置以及大小。除此之外，沉积台所处位置的Q值往往与计算结果有出入，从而导致金刚石膜质量出现问题。

本发明提出采用分割法来处理圆柱型谐振腔类品质因数Q_t，该方法与之前计算谐振腔Q 的方法存在实质性的区别，在目前已公开的各种文献中没有检索到类似的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种由分割计算圆柱型谐振腔Q_t值来确定沉积台的方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种由分割计算圆柱型谐振腔Q_t值来确定沉积台的方法，方法步骤如下：

(1)在圆柱型谐振腔模型中建立轴坐标，确定旋度方程；其中，轴坐标的轴线z与圆柱型谐振腔的中轴重合，z轴的零点为圆柱型谐振腔底面的圆心，在应用轴坐标的情况下，圆柱型谐振腔内磁场强度H和电场强度E的旋度方程为：

在上式中：H为磁场强度，E为电场强度，r为圆柱型谐振腔的半径，ε为电常数，μ为磁常数；

(2)将谐振腔内部的空间进行划分；具体划分方法为：

以坐标z轴的零点为基准点，等比例增加高度以及圆柱形的半径，将腔体分割成一系列不同高度和半径的同轴圆柱体，

(3)分块计算类品质因数Q_t；根据上述步骤(2)划分的空间，分块计算类品质因数Q_t，计算公式如下：