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直喷式直流电弧等离子化学气相沉积法金刚石单晶外延层制备研究
  • ISSN号:1000-985X
  • 期刊名称:人工晶体学报
  • 时间:2014.4.15
  • 页码:748-753
  • 分类:TQ164[化学工程—高温制品工业]
  • 作者机构:[1]北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083, [2]中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金(51102013)
  • 相关项目:气体循环直流旋转电弧等离子体喷射动态气相环境下生长金刚石大单晶研究
中文摘要:

采用非循环直流喷射(直喷式)直流电弧等离子化学气相沉积法,在Ar/H2/CH4气氛下,成功制备了金刚石单晶外延层。试验采用的是3 mm×3 mm×1.2 mm的高温高压Ib型金刚石单晶衬底。研究了不同衬底温度和甲烷浓度对金刚石单晶外延层的形貌,速率和晶体质量的影响。采用光学显微镜,激光共聚焦表征了样品的形貌,利用千分尺测量其生长速率,利用Raman表征其晶体质量,采用OES诊断Ar/H2/CH4等离子气氛下C2、CH与Hβ的相对浓度。研究表明,温度和甲烷浓度对单晶刚石形貌和质量产生了明显的影响。在衬底为温度980℃,甲烷浓度在1.5%的条件下,生长速率达到了36μm/h,并且晶体质量较好(半高宽仅为1.88 cm-1)。同时发现生长参数对金刚石单晶外延层的生长模式有着显著地影响。

英文摘要:

Diamond single crystal epitaxial layers on commercial 3. 5 mm × 3. 5 mm × 1. 2 mm type Ib(100) HTHP substrate were obtained by DC-Arc plasma jet chemical vapour deposition(CVD) method at blow-down mode. The influences of parameters such as methane concentration and substrate temperature on morphology, quality and growth rate of SCD were investigated by OM,confocal laser scanning microscopy,surface profilometer,Raman and micrometer. The relative concentrations of C2,CH and Hβin the plasma close to the substrate generated by the activation of the H2/ Ar / CH4gas mixtures were diagnosed by Optical Emission Spectra(OES). The results show that the growth rate,quality,and surface roughness of SCD were affected by the parameters extremely and the growth rate can be as high as 36 μm / h without the degradation of the quality. The FWHM of the characteristic diamond Raman peak for a smooth(100) flat surface SCD layer achieved under the optimum condition was around 1. 88 cm-1. DC-Arc Plasma Jet CVD technology can be used as an alternative and complementary method for preparing the single crystal diamond plates.

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期刊信息
  • 《人工晶体学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国建材工业协会
  • 主办单位:中国硅酸盐学会 晶体生长与材料专业委员会 中材人工晶体研究院
  • 主编:余明清
  • 地址:北京市733信箱
  • 邮编:100018
  • 邮箱:
  • 电话:010-65492963 65492968 65493320
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-985X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2637/O7
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 1997年获国家科技优秀期刊,获部级优秀科技期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9943