[发明专利]一种扩大金刚石籽晶面积的沉积部和方法

说明书

本发明提供一种扩大金刚石籽晶面积的沉积部和方法，所述沉积部包括冷却单元、基板台和钼环；所述基板台设于所述冷却单元上；所述基板台包括底座和位于所述底座上的金刚石承托部，所述金刚石承托部为柱状，并被设置为适于在所述钼环的环孔内上下活动；所述冷却单元和所述基板台可升降，用于调整放于所述金刚石承托部上金刚石籽晶的上平面与钼环顶面的高度差。所述方法包括如下步骤：将金刚石籽晶放于该沉积部的金刚石承托部上，在生长过程中，保持金刚石籽晶的上平面低于钼环顶面，金刚石籽晶的上平面与钼环顶面的高度差为0.01～4mm。

技术领域

本发明涉及金刚石籽晶合成技术领域，尤其涉及一种扩大金刚石籽晶面积的沉积部和方法。

背景技术

微波等离子体化学气相法(MPCVD)是一种成本低、质量高、易操控的人工制备金刚石的方法。其基本原理是使用微波在低分子碳烃气体(比如甲烷)与氢气的混合气体中激发等离子体。在这等离子体的高温环境中，碳原子将会沉积到放置在基片台的籽晶上，从而实现单晶金刚石的人工生长。基片台的结构设计是影响单晶金刚石生长质量的一个重要因素。通常使用的普通基片台是一块尺寸合适的钼片，将单晶金刚石籽晶放置其上即开始生长。现有工艺问题：①籽晶大小受限，难以获得较大面积的晶种(10*10mm以上的晶种比较难获得)，且大面积晶种价格昂贵(15*15mm晶种价格7万RMB左右，且难以获得)；②采用马赛克拼接的大晶种存有晶界等缺陷，生长时容易开裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩大金刚石籽晶面积的沉积部和方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种扩大金刚石籽晶面积的沉积部，包括冷却单元、基板台和钼环；所述基板台设于所述冷却单元上；所述基板台包括底座和位于所述底座上的金刚石承托部，所述金刚石承托部为柱状，并被设置为适于在所述钼环的环孔内上下活动；所述冷却单元和所述基板台可升降，用于调整放于所述金刚石承托部上金刚石籽晶的上平面与钼环顶面的高度差。

优选地，所述金刚石承托部的直径小于所述钼环的开槽直径。

更优选地，所述金刚石承托部的直径与所述钼环的开槽直径的差大于0且≤10mm，如大于0～0.02mm、0.02～1mm或1～10mm。

本发明第二方面提供一种扩大金刚石籽晶面积的方法，包括如下步骤：将金刚石籽晶放于上述沉积部的金刚石承托部上，在生长过程中，保持金刚石籽晶的上平面低于钼环顶面，金刚石籽晶的上平面与钼环顶面的高度差为0.01～4mm，如0.01～1mm或1～4mm。

优选地，金刚石承托部的直径比金刚石籽晶的对角线长度大1～15mm，如1～5mm或5～15mm。

优选地，当金刚石籽晶每长高0.01～0.5mm(如0.01～0.3mm或0.3～0.5mm)时，将金刚石基板台下降同样的距离，保持金刚石生长面与钼环顶部间距基本不变。

更优选地，当籽晶生长厚度超过0.5～2.0mm(如0.5～1.5mm或1.5～2.0mm)时，取出样品并割除周围多晶以及底部晶种，保留新生长的金刚石厚度0.1～0.5mm(如0.1～0.2mm或0.2～0.5mm)作为新的籽晶，再将新籽晶放于金刚石承托部的上重复生长。

进一步更优选地，对新生长的金刚石籽晶进行抛光、酸洗和水洗后再放于金刚石承托部的上继续生长。

上述技术方案具有以下有益效果：

1)本发明可以获得较大面积的金刚石籽晶，如10*10mm、15*15mm；

2)本发明获得的较大面积的金刚石籽晶生长纹均匀，无明显晶界等缺陷。

附图说明

图1是本发明沉积部的结构示意图。

图2是本发明沉积部的俯视结构图。