[发明专利]一种MPCVD生长单晶金刚石的调温方法

说明书

本发明提供了一种MPCVD生长单晶金刚石的调温方法，包括以下步骤：步骤S1、选取厚度低于籽晶厚度的金刚石，通过激光进行切割成多条长宽一致的金刚石隔条，然后放入MPCVD设备内刻蚀金刚石隔条的切割面；步骤S2、将金刚石隔条和金刚石籽晶进行预处理，然后在钼样品托上摆放好预处理好的金刚石隔条和金刚石籽晶，将金刚石隔条和金刚石籽晶相互拼接；步骤S3、将摆放好的钼样品托放入MPCVD设备的腔体内，进行金刚石同质外延生长，生长过程中金刚石隔条和金刚石籽晶的热量会进行相互传递；本发明能够解决MPCVD设备内多颗金刚石籽晶散热不均的问题。

技术领域

本发明涉及金刚石生产技术领域，特别是一种MPCVD生长单晶金刚石的调温方法。

背景技术

目前微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备单晶金刚石过程中，样品托在等离子球正下方，样品托上单晶金刚石籽晶吸收等离子球热量与含碳基团沉积生长，样品托下方水冷基板台带走多余热量，使籽晶达到生长温度情况下，激发等离子体的微波功率也充分利用，生长速率最终得到保证。实际生产过程中，为了提高产量，MPCVD设备内多颗籽晶放置在样品托上同时生长，因沉积过程中，不仅籽晶与等离子球接触面结合含碳基团沉积金刚石相，籽晶底部与样品托接触面也会沉积非金刚石相，造成样品托无法较好地将籽晶从等离子球吸收的热量带走，籽晶底部沉积非金刚相情况有所差异，籽晶之间温差加剧，不再满足生长温度范围(750～950℃)，不得不出炉切割打磨处理，造成单晶金刚石生长周期加长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够解决MPCVD设备内多颗金刚石籽晶散热不均的问题的MPCVD生长单晶金刚石的调温方法。

本发明采用以下方法来实现：一种MPCVD生长单晶金刚石的调温方法，包括以下步骤：

步骤S1、选取厚度低于籽晶厚度的金刚石，通过激光进行切割成多条长宽一致的金刚石隔条，然后放入MPCVD设备内刻蚀金刚石隔条的切割面；

步骤S2、将金刚石隔条和金刚石籽晶进行预处理，然后在钼样品托上摆放好预处理好的金刚石隔条和金刚石籽晶，将金刚石隔条和金刚石籽晶相互拼接；

步骤S3、将摆放好的钼样品托放入MPCVD设备的腔体内，进行金刚石同质外延生长，生长过程中金刚石隔条和金刚石籽晶的热量会进行相互传递，从而解决了在金刚石沉积过程中籽晶之间温度不均的问题。

进一步的，所述步骤S1中的金刚石隔条的长度范围为5mm-8mm之间，宽度范围为0.4mm-1mm之间，所述MPCVD设备内刻蚀参数为：氢气气氛下刻蚀20～60分钟。

进一步的，所述步骤S2中预处理方式具体为：浓硫酸酸洗2次，每次20min，丙酮和去离子水依次超声2～10min。

进一步的，所述步骤S3中金刚石同质外延生长的沉积参数为：MPCVD设备的功率4000～5500W，腔体压力18～25kPa，氢气流量300～500sccm，甲烷流量占氢气的4～8％，生长温度750～950℃。

本发明的有益效果在于：本发明解决能够MPCVD设备内多颗籽晶之间散热不均问题，在籽晶之间，放置金刚石隔条将籽晶之间拼接起来，沉积过程中籽晶与金刚石隔条发生连接，籽晶之间通过金刚石隔条连接成一整体，温度高籽晶的热量传递给温度低籽晶，籽晶之间温差控制在一定范围内，从而解决了沉积过程中籽晶之间温度不均问题，避免多次出炉切割打磨处理，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明对比例1所加工的钼样品托结构示意图。

图3为本发明实施例1和2所得到的的样品摆放示意图。

图中：金刚石隔条-1，籽晶-2，钼样品托-3，钼隔条-4。

具体实施方式