本文選題：金剛石單晶生長 + 直流旋轉電弧等離子體噴射　； 參考：《北京科技大學》2015年博士論文

【摘要】：論文研究了沉積工藝參數(shù)(輸入功率、襯底溫度、甲烷濃度、表面預處理)及氮摻雜等對氣體循環(huán)旋轉電弧DC Arc Plasma Jet CVD金剛石單晶外延生長的影響規(guī)律,研究結果表明襯底溫度為1000℃C,甲烷濃度0.813%(體積百分比),功率密度285W/cm3左右生長的金剛石單晶表面相對平整,沒有非外延生長,呈現(xiàn)典型的臺階生長模式,生長速率達到了17.4μm/h；在工藝優(yōu)化的基礎上首次采用氣體循環(huán)旋轉電弧DC Arc Plasma Jet制備出了7.5×7.5×1.4mm3的CVD金剛石單晶片(拋光后厚度1.03mm),并對CVD金剛石單晶片的結晶質量、PL譜、紫外、紅外及可見光范圍內的光學性能進行了表征和分析,結果表明DC Arc Plasma Jet CVD生長的金剛石單晶(400)峰X射線雙晶搖擺曲線半高寬僅為0.013°,氮含量為76ppm。CVD金剛石單晶片在不經熱處理的情況下其內氮雜質不僅有NV相關缺陷,而且還存在H3、H2和B聚體氮,表明通過CVD技術生長的金剛石單晶存在氮的聚合體。據(jù)我們所知,這屬首次在未處理的CVD金剛石中發(fā)現(xiàn)氮的聚合體。 通過CVD金剛石單晶生長模式和界面特征分析,表明金剛石單晶(100)面生長初期,生長基元優(yōu)先嵌入表面等離子體刻蝕的蝕坑等位置呈現(xiàn)金字塔生長模式,隨著生長時間的推移將向臺階生長模式轉換,并在高溫高壓單晶晶種與CVD外延層之間呈現(xiàn)一層15微米左右的應力和熒光較強的過渡區(qū)；針對CVD金剛石單晶生長過程的失穩(wěn)特點(生長一定時間后在單晶四周或偶爾在單晶表面出現(xiàn)非外延生長),分析單晶生長失穩(wěn)的原因,研究了金剛石單晶穩(wěn)態(tài)生長方法,通過off(100)生長及3D生長控制不僅有利于金剛石單晶的穩(wěn)態(tài)生長(臺階生長),促進單晶生長面的平整化,同時有可能延緩或避免晶種四周非外延金剛石的形核和生長,最終有可能實現(xiàn)CVD金剛石單晶生長面的擴大;利用生長的CVD金剛石單晶制作了電流型金剛石輻射探測器,探測器全耗盡電壓在420V左右(1V/μm),暗電流僅為0.56nA,擊穿電壓超過2500V。
[Abstract]:The effects of deposition parameters (input power, substrate temperature, methane concentration, surface pretreatment) and nitrogen doping on epitaxial growth of DC Arc Plasma Jet CVD diamond single crystal with gas circulatory arc have been studied in this paper. The results show that the substrate temperature is 1000 鈩，

本文編號：1979948