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量而被人們視為珍寶。隨著科學技術的進步，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。

高質量單晶金剛石的應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”。邊緣效應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，造成應力分布不均勻，甚至會造成邊緣處崩裂的現(xiàn)象。

目前，處理邊緣效應并提高晶體質量的常用方法是使用特殊設計的籽晶托，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計，也可以提高金剛石薄膜質量的均勻性。