[發明專利]利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法

有效

• 申請號: 202110034019.8
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112877773B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 朱嘉琦;李一村;代兵;郝曉斌;趙繼文;張森
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C30B25/00
• 分類號: C30B25/00;C30B29/04
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

1.利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于該無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法按照以下步驟實現：

一、依次通過丙酮、去離子水和無水乙醇超聲清洗金剛石籽晶，得到清洗后的單晶金剛石籽晶；

二、將清洗后的單晶金剛石籽晶放置于樣品臺中心的樣品托上，將固態碳源放置于單晶金剛石籽晶的四周，控制固態碳源上表面的總面積為單晶金剛石籽晶上表面面積的10～25倍；

三、將CVD反應艙內抽真空至5×10^-3Pa以下，隨后通入高純氫氣，并升高氣壓與微波功率，直至單晶金剛石籽晶的溫度達到900～1000℃，當固態碳源溫度為650～800℃時，關閉進氣閥與抽氣閥，CVD反應艙內形成封閉環境；

四、在無氣流穩定生長過程中，采用光譜儀對CVD反應艙內的等離子體進行監控，測試得到的發射光譜中計算C₂與H_α譜線的相對強度比值，通過調節微波功率來調節固態碳源表面的溫度，從而調節原子氫對固態碳源的刻蝕速率，控制C₂與H_α譜線的相對強度比值為0.25-0.55之間；

五、無氣流生長所需時間后，結束生長，在單晶金剛石籽晶表面得到一定厚度的單晶金剛石外延生長層；

其中所述的固態碳源為石墨片。

2.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于步驟二中所述的樣品托材質為金屬鉬。

3.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于固態碳源的純度大于99.9%。

4.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于步驟二中固態碳源與單晶金剛石籽晶的間距為1-40mm。

5.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于步驟三中當固態碳源溫度為700～750℃時，關閉進氣閥與抽氣閥。

6.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于步驟四中控制C₂與H_α譜線的相對強度比值為0.35-0.45之間。

7.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于步驟四中控制無氣流生長2～100h。

8.根據權利要求1所述的利用固態碳源的無氣流MPCVD單晶金剛石生長方法，其特征在于步驟五單晶金剛石外延生長層的厚度為0.02-2mm。