高温高压与CVD金刚石单晶衬底质量对比研究

作者：杨旖秋; 韩晓桐; 胡秀飞; 李斌; 彭燕; 王希玮; 胡小波; 徐现刚; 王笃福; 刘长江; 冯志红

来源：人工晶体学报, 2022, 51(9): 1777-1784.

DOI：10.3969/j.issn.1000-985X.2022.09.027

• HTHP Ⅱa金刚石
• HTHP Ⅰb金刚石
• CVD金刚石
• 结晶质量
• 应力
• 等离子体刻蚀
• 位错密度

本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP)Ⅰb、HTHPⅡa和化学气相沉积(CVD)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究.HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHPⅡa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石,其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°～0.018° 和1.45～1.85 cm-1.晶格畸变检测仪的检测结果表明,HTHPⅡa型金刚石单晶的应力分布主要有两种:一种几乎无明显应力分布,另一种沿<110>方向呈对称的放射状分布,其他区域无晶格畸变.HTHPⅠb和CVD型金刚石单晶应力分布均相对分散,晶格畸变复杂,与其HRXRD和Raman的检测结果相符.进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析,结果表明,HTHPⅡa型金刚石位错密度为三者中最低,仅为1×103 cm-2.本研究为制备高质量大尺寸CVD金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据.

• 单位
  山东大学; 中国电子科技集团公司第十三研究所; 晶体材料国家重点实验室