金剛石薄膜生長的均勻性

金剛石薄膜生長的均勻性

單晶金剛石是一種古老的晶體材料，鉆石即為經(jīng)過精心設(shè)計和雕琢的單晶金剛石，鉆石自古以來就由于其炫目的外觀和堅硬的質(zhì)量而被人們視為珍寶。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，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，這種古老的晶體材料在近幾十年以來再次成為工業(yè)和科研界的熱點方向。

高質(zhì)量單晶金剛石的應(yīng)用一般均對其尺寸有著特殊的要求，這就需要對大面積單晶金剛石生長質(zhì)量的均勻性和大厚度單晶金剛石生長的連續(xù)性進行有效的控制。由于MPCVD金剛石生長原理和特性，等離子體將會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速率大于中心處，而且還會在在棱角處易出現(xiàn)二次形核的現(xiàn)象，從而造成多晶邊緣的形成。隨著籽晶生長過程的進行，多晶將逐漸向單晶生長區(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分布的均勻性，改善金剛石薄膜生長面的形貌，從而控制邊緣處多晶的形成。此外，通過初始籽晶厚度的設(shè)計，也可以提高金剛石薄膜質(zhì)量的均勻性。