【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料制备，尤其是涉及一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料及其制备方法。
技术介绍
1、金刚石是一种具有优秀光、热、电和机械性能的宽禁带半导体材料，在超精密加工、光学、医学、粒子探测器、半导体及电子器件等领域具有十分广泛应用。目前，cvd法是制备高纯度单晶金刚石的主流方法。根据衬底种类的不同，cvd法制备单晶金刚石可以分为同质外延和异质外延两种。同质外延单晶金刚石的尺寸受到衬底的限制，难以获得大尺寸的单晶，而异质外延单晶金刚石在衬底选择上具有尺寸大、易获取等优点。大尺寸高品质的晶圆是实现半导体材料大规模应用的前提，因此，异质外延法是实现单晶金刚石广泛应用的最具前景的方法。
2、德国schreck团队在ir/ysz/si复合衬底上制备出了直径达92mm的单晶金刚石(scientific reports,2017,7:44462)，是目前人工合成的最大尺寸单晶金刚石。但是si与金刚石的晶格失配非常大，ysz缓冲层的制备要求非常苛刻且复杂，外延生长的单晶金刚石结晶质量差，限制了ir/ysz/si复合衬底制备单晶金刚石的大规模发展。因此，研究学者也在ir/mgo、ir/al2o3等复合衬底上展开了制备单晶金刚石的研究，试图寻找一种异质外延法制备单晶金刚石的最优异的衬底材料。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提出一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料及其制备方法，即在lsat表面制备一层单晶铱膜，随后将得到的ir/lsat复合衬底放入cvd设备中进行偏压
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，所述复合衬底材料为的ir/lsat复合衬底材质，底层材料为铝酸锶钽镧(la,sr)(al,ta)o3(lsat)晶片，表层材料为单晶铱膜。
3、优选的，所述lsat晶片的尺寸为5mm×5mm，所述lsat晶片为无宏观缺陷，且晶体上下表面与(100)晶面偏离度小于±5°。
4、优选的，所述单晶铱膜缓冲层的厚度为10nm～1μm。
5、一种异质外延法制备单晶金刚石的复合衬底材料的制备方法，包括以下步骤：
6、步骤1：lsat晶片衬底的预处理；
7、步骤2：单晶ir膜的制备，将经过处理后的单晶lsat通过磁控溅射、电子束蒸镀、分子束外延中任一方法沉积一层金属铱缓冲层，得到ir/lsat复合衬底；
8、步骤3：偏压增强成核及生长，将ir/lsat复合衬底放入有偏压装置的cvd设备中进行一段时间的偏压增强成核操作，然后进行单晶金刚石的生长过程。
9、优选的，所述步骤1中lsat晶片衬底的预处理过程步骤如下：
10、s1：除杂清洗：将lsat晶片衬底依次放入丙酮、乙醇溶液中进行超声清洗；
11、s2：表面清洗：将lsat晶片衬底放入去离子水中进行超声清洗；
12、s3：吹干：放置在n2气氛下吹干。
13、优选的，步骤3中，所述成核时间控制在5～120min。
14、因此，本专利技术采用上述的一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料及其制备方法，具备以下有益效果：
15、1、利用新型无孪晶钙钛矿晶体的铝酸锶钽镧(la,sr)(al,ta)o3(简称lsat)晶体作为复合衬底的底层材料使成本降低，而且容易获得大尺寸的高质量单晶衬底；
16、2、lsat的晶体结构为面心立方，晶格常数为0.3868nm，与金刚石的晶格失配度仅为7.7％，在异质外延法制备单晶金刚石方面具有非常广阔的前景。
17、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，其特征在于，所述复合衬底材料为的Ir/LSAT复合衬底材质，底层材料为铝酸锶钽镧(La,Sr)(Al,Ta)O3(LSAT)晶片，表层材料为单晶铱膜。
2.根据权利要求1一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，其特征在于，所述LSAT晶片的尺寸为5mm×5mm，所述LSAT晶片为无宏观缺陷，且晶体上下表面与(100)晶面偏离度小于±5°。
3.根据权利要求1一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，其特征在于，所述单晶铱膜缓冲层的厚度为10nm～1μm。
4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中LSAT晶片衬底的预处理过程步骤如下：
6.根据权利要求4所述的一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述成核时间控制在5～120min。
【技术特征摘要】
1.一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，其特征在于，所述复合衬底材料为的ir/lsat复合衬底材质，底层材料为铝酸锶钽镧(la,sr)(al,ta)o3(lsat)晶片，表层材料为单晶铱膜。
2.根据权利要求1一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，其特征在于，所述lsat晶片的尺寸为5mm×5mm，所述lsat晶片为无宏观缺陷，且晶体上下表面与(100)晶面偏离度小于±5°。
3.根据权利要求1一种异质外延单晶金刚石的复合衬底材料，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王启亮，张智华，李根壮，牟草源，刘学，李柳暗，吕宪义，邹广田，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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