金剛石薄膜生長(zhǎng)的均勻性

金剛石薄膜生長(zhǎng)的均勻性

單晶金剛石是一種古老的晶體材料，鉆石即為經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和雕琢的單晶金剛石，鉆石自古以來(lái)就由于其炫目的外觀和堅(jiān)硬的質(zhì)量而被人們視為珍寶。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單晶金剛石的各種優(yōu)異材料性能已經(jīng)逐漸被挖掘出來(lái)，這種古老的晶體材料在近幾十年以來(lái)再次成為工業(yè)和科研界的熱點(diǎn)方向。

高質(zhì)量單晶金剛石的應(yīng)用一般均對(duì)其尺寸有著特殊的要求，這就需要對(duì)大面積單晶金剛石生長(zhǎng)質(zhì)量的均勻性和大厚度單晶金剛石生長(zhǎng)的連續(xù)性進(jìn)行有效的控制。由于MPCVD金剛石生長(zhǎng)原理和特性，等離子體將會(huì)在籽晶的棱角處能量富集，造成等離子體的密度和溫度在籽晶表層分布不均勻，這就是所謂的“邊緣效應(yīng)”。邊緣效應(yīng)將造成籽晶棱角處的生長(zhǎng)速率大于中心處，而且還會(huì)在在棱角處易出現(xiàn)二次形核的現(xiàn)象，從而造成多晶邊緣的形成。隨著籽晶生長(zhǎng)過(guò)程的進(jìn)行，多晶將逐漸向單晶生長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)延伸，造成應(yīng)力分布不均勻，甚至?xí)斐蛇吘壧幈懒训默F(xiàn)象。

目前，處理邊緣效應(yīng)并提高晶體質(zhì)量的常用方法是使用特殊設(shè)計(jì)的籽晶托，籽晶托的使用將改善籽晶周圍等離子體和溫度場(chǎng)分布的均勻性，改善金剛石薄膜生長(zhǎng)面的形貌，從而控制邊緣處多晶的形成。此外，通過(guò)初始籽晶厚度的設(shè)計(jì)，也可以提高金剛石薄膜質(zhì)量的均勻性。