[發明專利]一種MPCVD生長單晶金剛石的調溫方法

在審

• 申請號: 202111409327.0
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114134564A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 紀生曉;周良杰;楊霄;王臨喜;陳濤;張能健;陳秀華;楊張泉
• 申請（專利權）人: 福建鑫德晶新材料科技有限公司
• 主分類號: C30B25/16
• 分類號: C30B25/16;C30B25/20;C30B25/18;C30B29/04
• 代理公司: 福州旭辰知識產權代理事務所(普通合伙) 35233
• 代理人: 盧麗花

本發明提供了一種MPCVD生長單晶金剛石的調溫方法，包括以下步驟：步驟S1、選取厚度低于籽晶厚度的金剛石，通過激光進行切割成多條長寬一致的金剛石隔條，然后放入MPCVD設備內刻蝕金剛石隔條的切割面；步驟S2、將金剛石隔條和金剛石籽晶進行預處理，然后在鉬樣品托上擺放好預處理好的金剛石隔條和金剛石籽晶，將金剛石隔條和金剛石籽晶相互拼接；步驟S3、將擺放好的鉬樣品托放入MPCVD設備的腔體內，進行金剛石同質外延生長，生長過程中金剛石隔條和金剛石籽晶的熱量會進行相互傳遞；本發明能夠解決MPCVD設備內多顆金剛石籽晶散熱不均的問題。

技術領域

本發明涉及金剛石生產技術領域，特別是一種MPCVD生長單晶金剛石的調溫方法。

背景技術

目前微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)法制備單晶金剛石過程中，樣品托在等離子球正下方，樣品托上單晶金剛石籽晶吸收等離子球熱量與含碳基團沉積生長，樣品托下方水冷基板臺帶走多余熱量，使籽晶達到生長溫度情況下，激發等離子體的微波功率也充分利用，生長速率最終得到保證。實際生產過程中，為了提高產量，MPCVD設備內多顆籽晶放置在樣品托上同時生長，因沉積過程中，不僅籽晶與等離子球接觸面結合含碳基團沉積金剛石相，籽晶底部與樣品托接觸面也會沉積非金剛石相，造成樣品托無法較好地將籽晶從等離子球吸收的熱量帶走，籽晶底部沉積非金剛相情況有所差異，籽晶之間溫差加劇，不再滿足生長溫度范圍(750～950℃)，不得不出爐切割打磨處理，造成單晶金剛石生長周期加長。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種能夠解決MPCVD設備內多顆金剛石籽晶散熱不均的問題的MPCVD生長單晶金剛石的調溫方法。

本發明采用以下方法來實現：一種MPCVD生長單晶金剛石的調溫方法，包括以下步驟：

步驟S1、選取厚度低于籽晶厚度的金剛石，通過激光進行切割成多條長寬一致的金剛石隔條，然后放入MPCVD設備內刻蝕金剛石隔條的切割面；

步驟S2、將金剛石隔條和金剛石籽晶進行預處理，然后在鉬樣品托上擺放好預處理好的金剛石隔條和金剛石籽晶，將金剛石隔條和金剛石籽晶相互拼接；

步驟S3、將擺放好的鉬樣品托放入MPCVD設備的腔體內，進行金剛石同質外延生長，生長過程中金剛石隔條和金剛石籽晶的熱量會進行相互傳遞，從而解決了在金剛石沉積過程中籽晶之間溫度不均的問題。

進一步的，所述步驟S1中的金剛石隔條的長度范圍為5mm-8mm之間，寬度范圍為0.4mm-1mm之間，所述MPCVD設備內刻蝕參數為：氫氣氣氛下刻蝕20～60分鐘。

進一步的，所述步驟S2中預處理方式具體為：濃硫酸酸洗2次，每次20min，丙酮和去離子水依次超聲2～10min。

進一步的，所述步驟S3中金剛石同質外延生長的沉積參數為：MPCVD設備的功率4000～5500W，腔體壓力18～25kPa，氫氣流量300～500sccm，甲烷流量占氫氣的4～8％，生長溫度750～950℃。

本發明的有益效果在于：本發明解決能夠MPCVD設備內多顆籽晶之間散熱不均問題，在籽晶之間，放置金剛石隔條將籽晶之間拼接起來，沉積過程中籽晶與金剛石隔條發生連接，籽晶之間通過金剛石隔條連接成一整體，溫度高籽晶的熱量傳遞給溫度低籽晶，籽晶之間溫差控制在一定范圍內，從而解決了沉積過程中籽晶之間溫度不均問題，避免多次出爐切割打磨處理，提高了生產效率。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖。

圖2為本發明對比例1所加工的鉬樣品托結構示意圖。

圖3為本發明實施例1和2所得到的的樣品擺放示意圖。

圖中：金剛石隔條-1，籽晶-2，鉬樣品托-3，鉬隔條-4。

具體實施方式