[发明专利]一种CVD法合成单晶金刚石降低位错密度的方法

摘要

本发明公开了一种CVD法合成单晶金刚石降低位错密度的方法。该方法通过激光刻蚀技术将金刚石表面图案化的特殊结构设计，控制单晶金刚石图案层横向与纵向的生长速率，通过一次或多次图案化处理有效抑制生长过程中位错的产生，获得高质量的单晶金刚石。利用周期性图案化金刚石衬底同质生长金刚石具有以下优势，在生长过程中控制单晶金刚石横向和纵向的生长速率比值，可以保证在凹槽内生长方向与位错线方向垂直，消除衬底凹槽底部的位错遗传，从而提高金刚石生长层的晶体质量。

主权项

一种CVD法合成单晶金刚石降低位错密度的方法，其特征在于，该方法有如下步骤：（1）、制作图案化金刚石衬底a）、根据金刚石尺寸设计刻蚀图案；b）、使用激光器将激光斑点聚焦在晶体表面；c）、设定激光功率1‑3kW，激光步长5‑15mm/s；d）、依据设计的图案进行激光刻蚀；e）、利用无水乙醇对衬底表面进行超声清洗；f）、设定刻蚀压力100‑200mbar、微波功率1‑3kW，在CVD氢气或者氢气/氧气等离子体条件下对衬底表面进行等离子体刻蚀，最后进行清洗，清洗10‑120min，去除激光烧蚀碳化部分；（2）、利用图案化衬底进行单晶金刚石生长a）、将已图案化的单晶金刚石衬底依次利用丙酮、乙醇、水进行超声清洗，反复清洗3次，每次清洗时间5 min；b）、将清洗完成的单晶金刚石衬底装入微波等离子体或者热丝等离子体生长设备；c）、对单晶金刚石衬底进行等离子体清洗，气氛为氢气或者氢气/氧气的混合气体；d）、加入甲烷，进行单晶金刚石生长试验，控制加入甲烷比例为总气体体积的2‑10%，；e）、生长结束之后，取出单晶金刚石，利用X射线貌相术对单晶金刚石生长层的晶体质量进行表征，即对单晶金刚石位错密度降低进行检测；所述的金刚石衬底图案设为周期性矩形凹槽或设为周期性梯形凹槽。