[實用新型]一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置有效
| 申請號: | 201822137080.1 | 申請日: | 2018-12-19 |
| 公開(公告)號: | CN209468524U | 公開(公告)日: | 2019-10-08 |
| 發明(設計)人: | 黃翀;彭國令 | 申請(專利權)人: | 長沙新材料產業研究院有限公司 |
| 主分類號: | C30B29/04 | 分類號: | C30B29/04;C30B25/00;C23C16/27;C01B32/26 |
| 代理公司: | 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225 | 代理人: | 邱軼 |
| 地址: | 410000 湖南省長沙市高新開發區文軒路2*** | 國省代碼: | 湖南;43 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 金剛石 金剛石籽晶 襯底 鍍層 單晶金剛石 襯底表面 合成 多晶 本實用新型 基板臺 金剛石合成設備 多晶金剛石膜 溫度均勻性 雜質原子 粗糙度 熱導率 最大化 沉積 異質 隔離 阻擋 生長 安置 應用 | ||
本實用新型提供一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置,包括基板臺與以及設在基板臺頂部的襯底,襯底的頂部設有能夠安置金剛石籽晶的鍍層,鍍層由多晶金剛石制成。由于襯底表面沉積多晶金剛石膜,阻擋了金剛石籽晶與異質襯底的接觸,有效的隔離了襯底雜質原子,提高單晶金剛石的合成質量;由于襯底表面設置多晶金剛石材質的鍍層,增加了襯底表面的粗糙度,因此對于金剛石籽晶的位置固定,具有顯著的作用,可以最大化的利用有限空間,盡可能的合成多顆單晶金剛石,降低成本;由于多晶金剛石材質的鍍層的熱導率很高,增加了金剛石籽晶之間的溫度均勻性,更利于單晶金剛石長時間的穩定生長。本實用新型應用于金剛石合成設備領域。
技術領域
本實用新型涉及金剛石合成設備領域,尤其涉及一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置。
背景技術
金剛石由于具有極其優異的物理化學性質,引起了大家的關注。但天然金剛石儲量有限,于是人們開發出多種人工合成金剛石方法,如高溫高壓法(HPHT)、熱絲化學氣相沉積法(HJCVD)、微波等離子體化學氣相沉積法(MPCVD)。其中微波等離子體化學氣相沉積法(MPCVD)合成金剛石法由于沒有雜質的引入,是合成出高質量、大面積的金剛石的最有效的方法。微波等離子體化學氣相沉積法(Microwave plasma chemical vapor deposition)合成金剛石的示意圖如圖1所示。
MPCVD法合成金剛石的質量與多種因素有關,包括碳源濃度,氣體流量大小,溫度,基板臺高度,微波功率,合成溫度,合成溫度對于合成金剛石質量具有極大地關系。然而在合成金剛石的過程中,為了得到高質量的金剛石,總是避免雜質的引入。而雜質原子的主要來源為:腔體的本身真空度、腔體泄露、合成氣體不純、合成腔體的內壁、襯底刻蝕等。為了避免腔體本身真空及腔體泄露導致的雜質原子引入,目前主要通過提高真空泵的能力及腔體鏈接處的密封設計來實現,如刀口設計及無氧銅的密封;對于合成氣體不純的問題,采用增加氣體純化器,氣體純化器的加入,提高了氣體源的純度,可以有效避免氣源的雜質含量;對于合成腔體的內壁刻蝕的問題,通過改變腔體設計,使內壁遠離等離子體等方法降低雜質原子對金剛石的污染。而對于襯底的材料選擇及處理上,仍然以低熱膨脹系數、高溫強度、低蒸氣壓、高導熱率、高熔點的金屬材料為主,用來冷卻金剛石籽晶的溫度。
在上述現有的技術方案中,均是通過控制其他雜質原子引入方式的處理,提高金剛石的質量。但是對于襯底雜質原子,均未作相應的預防措施。
實用新型內容
針對現有技術中無法解決襯底雜質原子降低金剛石合成質量的問題,本實用新型提供一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置,有效的降低了襯底雜質原子對金剛石合成質量的影響。
為了實現上述發明目的,本實用新型采用的技術方案是:一種用于降低CVD合成金剛石雜質含量的裝置,包括基板臺與以及設在基板臺頂部的襯底,所述襯底的頂部設有能夠安置金剛石籽晶的鍍層,所述鍍層由多晶金剛石制成。
作為上述技術方案的進一步改進,所述鍍層的厚度為0.1~1000微米,進一步優選為1~100微米,更進一步優選為45~55微米。
作為上述技術方案的進一步改進,所述鍍層上設有若干能夠安置金剛石籽晶的凹孔,所述凹孔貫穿鍍膜。
作為上述技術方案的進一步改進,所述基板臺的頂部設有若干導熱棒,所述襯底通過導熱棒支撐設在基板臺上,所述導熱棒的截面為多邊形結構。
作為上述技術方案的進一步改進,各導熱棒的長度相等,若干導熱棒在基板臺的頂部構成幾何對稱的結構。
作為上述技術方案的進一步改進,所述導熱棒由鉬或鎢或陶瓷制成。
作為上述技術方案的進一步改進,所述基板臺上設有散熱結構。
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