[发明专利]激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石装置及其方法

权利要求书

1.一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，包括等离子体CVD设备和激光设备，其特征在于：所述激光设备多于1个，分别位于所述等离子体CVD设备圆柱腔体外侧，所述激光设备发射的激光能够照射到位于等离子体CVD设备腔体中的基片台；所述基片台位于等离子体CVD设备腔体的中部，基片台下部设有冷却水循环系统，包括冷却水入口和冷却水出口；所述等离子体CVD设备腔体底部设有原料进气口和抽气口，原料进气口与基片台相距的距离小于原料抽气口与基片台相距的距离，原料进气管道的出气口高于抽气管道的进气口，冷却水入口和冷却水出口位于原料进气口的内侧；方法包括如下步骤：

步骤一，对籽晶进行清洁处理，并烘干；

步骤二，将籽晶放入等离子体CVD设备的腔体中，然后抽本底真空至1*10^-4Pa以内，打开冷却水循环系统，然后通入1-1000sccm氢气并维持进气和抽气的平衡，保持气压一定，输入能量，产生放电，调整籽晶温度至600-800℃，处理1-120分钟；

步骤三，通入含碳气体进行生长，打开激光设备的电源，调整激光束照射到基片表面，控制籽晶温度800-1000℃，进行生长10-100小时；

步骤四，生长结束后取出金刚石片，进行后处理获得单晶金刚石片。

2.根据权利要求1所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：所述等离子体CVD设备是热丝CVD、微波CVD中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：所述等离子体CVD设备的腔体是密封的。

4.根据权利要求1或2所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：所述原料进气口均匀分布在基片台周围，尺寸为1-3mm，数量大于12个。

5.根据权利要求1所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：步骤一中对籽晶的清洁处理采用丙酮、酒精清洗籽晶表面的有机物杂质，烘干温度为60℃。

6.根据权利要求1所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：步骤二中所述等离子体CVD设备包括热丝CVD、微波CVD、直流CVD，所述能量包括热丝、微波、直流。

7.根据权利要求1所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：步骤三中所述含碳气体包括甲烷、丙酮、二氧化碳。

8.根据权利要求1、2、5-7中任一项所述的一种激光增强等离子体CVD制备单晶金刚石方法，其特征在于：步骤四中所述后处理包括采用激光切割进行处理，切除金刚石四周多晶，然后进行纵向分切，剥离单晶基片与生长层分离，最后进行双面抛光。