【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于单晶金刚石，尤其涉及周期性振幅与脉宽调制时空能量生长电子级单晶金刚石的方法。
技术介绍
1、单晶金刚石具有大的禁带宽度，大的击穿场强，高的热导率，高的载流子迁移率，低的介电常数以及良好的机械性能，这使得单晶金刚石成为理想的半导体材料，其也被称为“终极半导体材料”。目前主要的人造金刚石方式主要分为高温高压和化学气相沉积法制备，由于此法制备的单晶金刚石中含有较多的晶体缺陷和杂质，目前尚无法直接用于半导体器件的制备，但可作为cvd法外延生长金刚石的同质衬底材料。高质量的单晶金刚石主要通过微波化学气相沉积的方法由单晶金刚石衬底，同质外延生长来制备，微波化学气相沉积同质外延通过微波激发等离子体后，等离子中的碳氢基团被激发后碳原子沉积到单晶金刚石衬底表面。同质外延生长单晶金刚石原理是通过金刚石表面原子流动迁移导致的台阶式生长，生长过程中温度，等离子体功率密度等为原子迁移生长提供了能量，然而同质外延生长金刚石会由于温度分布，等离子体密度分布不均导致非金刚石相产生，甚至会产生多晶。因此提高同质外延单晶金刚石的常见思路是通过设定合适的参数提...
【技术保护点】
1.一种周期性振幅与脉宽调制时空能量生长单晶金刚石的方法，其特征在于采用振幅和脉宽随时间周期递减的偏压电源，在单晶生长过程中持续施加在衬底上，振幅为施加的电压(U)，脉宽是调制的时间(t)，当正负偏压电源施加在衬底上后会在等离子体和衬底之间产生一个电场，其中振幅提供离子和电子的能量，脉宽提供离子和电子与反应基团相互作用的时间，引导等离子体中的离子和电子交替向单晶台阶生长区域轰击，给化学气相沉积过程中的含碳基团提供能量，为原子在单晶金刚石表面的迁移提供能量，使原子在单晶金刚石表面规则排布，减少空穴、位错、层错微小缺陷的产生；另一方面通过氢离子和电子轰击单晶金刚石表面，促...
【技术特征摘要】
1.一种周期性振幅与脉宽调制时空能量生长单晶金刚石的方法，其特征在于采用振幅和脉宽随时间周期递减的偏压电源，在单晶生长过程中持续施加在衬底上，振幅为施加的电压(u)，脉宽是调制的时间(t)，当正负偏压电源施加在衬底上后会在等离子体和衬底之间产生一个电场，其中振幅提供离子和电子的能量，脉宽提供离子和电子与反应基团相互作用的时间，引导等离子体中的离子和电子交替向单晶台阶生长区域轰击，给化学气相沉积过程中的含碳基团提供能量，为原子在单晶金刚石表面的迁移提供能量，使原子在单晶金刚石表面规则排布，减少空穴、位错、层错微小缺陷的产生；另一方面通过氢离子和电子轰击单晶金刚石表面，促进单晶各类缺陷消失和sp2相向sp3相的转变，减少二次形核和多晶的产生。
2.根据权利要求1所述的一种周期性振幅与脉宽调制时空能量生长单晶金刚石的方法，其特征在于，所述的偏压电源为一种双极振幅和脉宽递减周期循环的脉冲偏压电源，其中双极的偏压施加方式相当于在衬底表面持续交替施加正负偏压；这种做法的充分吸收等离子体中的正负离子轮换轰击单晶金刚石表面，因为等离子体中的正负离子是有限度的，双极交变的偏压在长时间施加过程中可以很好保持等离子体基团的电中性，提高其稳定...
【专利技术属性】
技术研发人员：李成明，杨鏊，郭之健，刘宇晨，杨志亮，陈良贤，魏俊俊，刘金龙，张建军，李建林，郭明明，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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