申請?zhí)枺?01510199722.9
       申請人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
       發(fā)明人：舒國陽 代兵 朱嘉琦 王楊 楊磊 韓杰才

       摘要：一種同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，屬于晶體生長技術(shù)領(lǐng)域。針對現(xiàn)有的MWCVD生長系統(tǒng)中籽晶表面溫度難以有效調(diào)控的問題，本發(fā)明所述方法包括步驟如下：金剛石籽晶清洗→焊接→選擇隔熱絲→制作隔熱絲→放置樣品→生長前準(zhǔn)備工作→金剛石生長。本發(fā)明通過制備隔熱用隔熱絲，確保了金剛石樣品表面溫度不會(huì)因?yàn)閷?dǎo)熱過快而過低，且根據(jù)不同工藝參數(shù)選擇不同規(guī)格的隔熱絲，實(shí)現(xiàn)金剛石樣品表面溫度可控，使金剛石在所需的溫度等工藝參數(shù)下進(jìn)行生長。由于隔熱絲的特殊形態(tài)，保證了金剛石樣片表面水平，與等離子體球均勻接觸，保證了溫度場及碳源密度的均勻性，使得生長效果更好。

       主權(quán)利要求：1.一種同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，其特征在于所述方法步驟如下：一、清洗：將金剛石籽晶和金屬鉬襯底圓片進(jìn)行清洗；二、焊接：將籽晶用金箔焊接在鉬襯底圓片上，使籽晶得以固定；三、制作隔熱絲：將隔熱絲裁剪為0.5~1.5cm長度，從中間折彎成“V”型；四、放置樣品：將制作好的隔熱絲放于金剛石生長系統(tǒng)的底座托盤中心，將焊接好的樣品平穩(wěn)放于隔熱絲之上；五、生長前準(zhǔn)備工作：（1）關(guān)艙后，進(jìn)行艙體的抽真空，使艙內(nèi)真空度達(dá)到3.0×10-6~5.0×10-6mbar；（2）開啟程序，設(shè)定氫氣流量為200sccm，艙內(nèi)氣壓為10mbar，啟動(dòng)微波發(fā)生器，激活等離子體；（3）升高氣壓和功率，使樣品表面溫度達(dá)到850~950℃，在氫等離子體氣氛中清洗10~30分鐘；（4）通入氧氣，設(shè)定氧氣流量為5~10sccm，在氫氧混合等離子體氣氛下刻蝕5~20分鐘；（5）關(guān)閉氧氣閥門，停止通入氧氣；六、金剛石生長：打開甲烷氣體閥門，通入甲烷氣體，并設(shè)定甲烷流量與氫氣流量的比值，同時(shí)調(diào)整氣壓和功率，使得樣品表面溫度達(dá)到所需要的生長條件。

       2.根據(jù)權(quán)利要求1所述同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，其特征在于所述清洗步驟如下：將金剛石籽晶和金屬鉬襯底圓片依次放入丙酮、去離子水、無水乙醇中，在超聲功率為100~300W的條件下清洗15~30min，得到潔凈的籽晶和鉬合金襯底。 

       3.根據(jù)權(quán)利要求1所述同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，其特征在于所述隔熱絲為鎢絲。 

       4.根據(jù)權(quán)利要求1所述同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，其特征在于所述“V”型的兩邊平直且沒有彎曲，夾角為45°~75°。 

       5.根據(jù)權(quán)利要求4所述同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，其特征在于所述夾角為60°。 

       6.根據(jù)權(quán)利要求1所述同質(zhì)外延生長單晶金剛石時(shí)控制表面溫度的方法，其特征在于所述甲烷含量控制在2~7%之間。