CVD單晶金剛石是下一代功率器件最有希望的候選材料。但目前金剛石器件的大規(guī)模應(yīng)用還面臨著很多重大的挑戰(zhàn),特別是制備大尺寸、無(wú)位錯(cuò)、低電阻率的單晶金剛石襯底。其中精密拋光技術(shù)能夠使金剛石獲得納米級(jí)粗糙度的表面和低的亞表面損傷,為金剛石的生長(zhǎng)和外延創(chuàng)造有利條件,將會(huì)在制備大尺寸高質(zhì)量金剛石襯底的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。針對(duì)CVD單晶金剛石在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的拋光需求和金剛石的難拋光屬性,本文設(shè)想制備出一種新型凝膠拋光工具,并使用混合磨料（金剛石磨料和氧化鈰磨料）在高速下拋光CVD單晶金剛石,誘導(dǎo)磨料與金剛石發(fā)生機(jī)械化學(xué)反應(yīng),以期實(shí)現(xiàn)對(duì)CVD單晶金剛石的高效率、超精密和低損傷拋光。本文首先使用SG拋光工具探究在低速（拋光線速度1.5m/s）下凝膠工具對(duì)CVD單晶金剛石的拋光狀況,為下一步研究工作打下基礎(chǔ)。進(jìn)一步研制出一種適用于高速拋光環(huán)境的新型凝膠工具。最后使用該新型凝膠工具在高速（拋光線速度15m/s）下拋光CVD單晶金剛石,并著重研究凝膠工具拋光金剛石的材料去除機(jī)理以及混合磨料拋光金剛石的機(jī)械化學(xué)反應(yīng)。本文的研究成果如下:（1）研制出一種新型凝膠拋光工具,其由凝膠、基材、填充劑和磨料組成,并優(yōu)... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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常見(jiàn)的

華僑大學(xué)碩士學(xué)位論文41.2.3CVD單晶金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用前景金剛石具有極為優(yōu)異的半導(dǎo)體特性，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在禁帶寬度、介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)、載流子遷移率、熱導(dǎo)率等方面。金剛石通過(guò)摻雜可實(shí)現(xiàn)n型導(dǎo)電和p型導(dǎo)電，性能遠(yuǎn)超GaAs，GaN和SiC等材料，如表1.2[24]所示。金剛石既能作為有源器件材料，如場(chǎng)效應(yīng)管和功率開(kāi)關(guān)；也能作為無(wú)源器件材料，如肖特基二極管等。其主要應(yīng)用范圍如圖1.3所示[11,25]。另外，金剛石還具有熱導(dǎo)率高和抗輻射性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以用于制備耐高溫和抗輻射的半導(dǎo)體器件，如紫外探測(cè)器和場(chǎng)發(fā)射器件等[26,27]。（a）功率器件（b）射頻器件圖1.3半導(dǎo)體單晶金剛石在高頻和高功率電子器件中的應(yīng)用范圍表1.2各類半導(dǎo)體材料特性比較（不同數(shù)據(jù)來(lái)源存在一定差異）項(xiàng)目SiGaAs4H-SiCGaNDiamond禁帶寬度（eV）1.111.433.263.395.5擊穿電場(chǎng)（MV/cm）0.30.62.22.510熔點(diǎn)（℃）14201235210021004000熱導(dǎo)率（W·cm-1·K）1.50.464.91.320相對(duì)介電常數(shù)11.812.59.69.665.5電子遷移率（cm2·V-1·s-1）1400850010004002200電子飽和漂移速度（107·cm·s-1）1.01.02.02.02.7Johnson指數(shù)（1023·W/s2）2.39.191010802350Keyes指數(shù)（107W/K·s）6.723510145Baliga指數(shù)（Si=1）1486202443938

第1章緒論51.2.4CVD單晶金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用要求雖然單晶金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景，但金剛石器件的大規(guī)模應(yīng)用還面臨著一些重大的挑戰(zhàn)，特別是制備大尺寸、無(wú)位錯(cuò)、低電阻率的單晶金剛石襯底[11]。想要得到大尺寸的單晶金剛石，目前最有可能的方法是化學(xué)氣相沉積法。但是目前由于各種條件的限制，CVD單晶金剛石的尺寸還是難以達(dá)到商業(yè)化英寸級(jí)�？紤]到生長(zhǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和商業(yè)化的需求，大尺寸的CVD單晶金剛石襯底片在未來(lái)是可期的。目前一種實(shí)際有效的方法是馬賽克拼接法[10,28]，其操作流程如圖1.4所示[29]。而拋光是制備高質(zhì)量CVD單晶金剛石材料的關(guān)鍵技術(shù)[30]。如果在拋光過(guò)程中引入亞表面損傷，在同質(zhì)外延CVD單晶金剛石時(shí)將會(huì)給生長(zhǎng)的晶體帶來(lái)缺陷，如圖1.5所示[31]。其次，半導(dǎo)體器件對(duì)于材料的質(zhì)量有很高的要求，表面缺陷的引入會(huì)給半導(dǎo)體材料的電學(xué)和光學(xué)性能造成嚴(yán)重的影響。因此，高表面質(zhì)量的金剛石材料是保證其半導(dǎo)體應(yīng)用的關(guān)鍵。最后，要實(shí)現(xiàn)金剛石的半導(dǎo)體功能需要對(duì)其進(jìn)行有效的摻雜，使其具備良好的n型或p型導(dǎo)電性質(zhì)[32,33]。盡管目前半導(dǎo)體金剛石材料生長(zhǎng)和器件研制還存在諸多困難，但相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，上述問(wèn)題在未來(lái)將會(huì)被一一解決。圖1.4克隆和平鋪克隆的概念簡(jiǎn)圖（a）高水平（b）中等水平（c）低水平的亞表面損傷圖1.5在HTHP籽晶上生長(zhǎng)CVD金剛石的X射線照片

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]溶膠凝膠拋光膜加工單晶金剛石的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 童睿龍.華僑大學(xué) 2017
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