一种MPCVD单晶金刚石拼接生长方法技术

一种MPCVD单晶金刚石拼接生长方法，本发明专利技术为了解决拼接单晶金刚石材料接缝难处理、拼接接缝性质较差的问题。拼接生长方法：一、将多个单晶金刚石籽晶放置于籽晶托盘的方形籽晶垫片上；二、通入氢气并启动微波发生器产生等离子体；三、向反应舱内通入氧气和氩气，保持籽晶温度为1000

【技术实现步骤摘要】
一种MPCVD单晶金刚石拼接生长方法


[0001]本专利技术属于金刚石制备领域，具体涉及一种微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)单晶金刚石的拼接生长方法。

技术介绍

[0002]金刚石是一种集众多优异性能于一身的晶体材料，包括极高的硬度、超高的热导率、优良的绝缘性和化学稳定性等。这些优异的材料性质使得金刚石成为精密加工、电子器件散热、光学窗口等应用领域中的理想材料。然而人造单晶金刚石的生长尺寸和品质一直是限制其大规模工业应用的瓶颈问题之一。制备大尺寸单晶金刚石晶片的主要方法有异质外延、三维生长、拼接生长等，其中拼接生长是目前所有制备途径中最常用的方法。拼接生长即通过多个小面积的常规单晶金刚石籽晶紧密排列，在上方沉积生长为一片大面积的单晶金刚石，来实现大尺寸单晶的制备。这种方法能够制备英寸级单晶金刚石晶片，但其中最大的问题即为较难处理的拼接接缝区域，接缝处富集位错、多晶、界面、微裂纹等众多形式的缺陷，导致力学强度、光学透过性、电学性能等受到影响，限制了大尺寸拼接金刚石的先进应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MPCVD单晶金刚石拼接生长方法，其特征在于该单晶金刚石拼接生长方法按照以下步骤实现：一、将多个单晶金刚石籽晶放置于籽晶托盘的方形籽晶垫片上，相邻单晶金刚石籽晶的间距为0.1
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1mm，得到摆放好籽晶的托盘；二、将摆放好籽晶的托盘放置于MPCVD金刚石生长设备的反应舱内，关闭舱门抽真空，通入氢气并启动微波发生器产生等离子体，逐步升高反应舱内气压和微波功率，直至气压达到150
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250mbar、微波功率2000
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3500W、单晶金刚石籽晶温度1000
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1200℃；三、向反应舱内通入氧气和氩气，氧气占反应舱内总气体体积的1％
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4％，氩气占反应舱内总气体体积的5％
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25％，保持单晶金刚石籽晶温度为1000
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1200℃，进行刻蚀处理，使单晶金刚石籽晶四周边缘形成刻蚀台阶区域，得到预刻蚀处理后的单晶金刚石籽晶；四、将预刻蚀处理后的单晶金刚石籽晶刻蚀面朝上放置于生长样品托盘上，相邻单晶金刚石籽晶紧密排列，得到带有排列好籽晶的生长样品托盘；五、将带有排列好籽晶的生长样品托盘放置于MPCVD金刚石生长设备内，关闭舱门抽真空，通入氢气并启动微波发生器产生等离子体，逐步升高反应舱内气压和微波功率，直至气压达到200
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300mbar、微波功率3000
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4000W、单晶金刚石籽晶温度900
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1100℃；六、向反应舱内通入甲烷和氮气，甲烷占反应舱内总气体体积的1％
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4％，氮气占反应舱内总气体体积的0.01％
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0.1％，促进金刚石籽晶边缘刻蚀台阶区域的横向生长连接，然后提高甲烷含量进行金刚石垂直生长，完成MPCVD单晶金刚石拼接生长；其中步骤一中所述的籽晶托盘由底座和方形籽晶垫片组成，方形籽晶垫片放置于底座的上表面，每一个方形籽晶垫片的边长比单晶金刚石籽晶的边长小0.05
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0.5mm，方形籽晶垫片...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱嘉琦，李一村，代兵，郝晓斌，文东岳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：