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摘要
在MPCVD单晶金刚石同质外延生长中，为实现对等离子体的调控，进而改善单晶金刚石二维扩大生长中表面形貌的均匀性，在单晶金刚石周围放置一中间为方孔的圆形衬环即约束环。结合发射光谱、表面形貌、白光干涉测试及拉曼光谱表征结果研究了约束环的尺寸对金刚石均匀性、质量及生长速率的影响。结果表明：在其他沉积参数相同的条件下，增大约束环的直径会降低等离子体中C2基团的浓度，从而降低单晶金刚石的生长速率，但有利于获得高质量的生长面形貌。当约束环的直径从10 mm增加到14 mm时，单晶金刚石的生长速率由10.4μm/h减小到6.4μm/h，单晶生长面上的多晶及丘包状缺陷被完全抑制，拉曼光谱中位于1460 cm-1附近的波包基本消失，单晶质量显著提高。采用直径14 mm的约束环，用同一HPHT种晶的上下两面分别进行二维扩大生长实验，两个面的尺寸分别由3 mm×3 mm扩大至3.82 mm×3.89 mm及3.97 mm×4.07 mm，适当的约束环设置有利于单晶金刚石的侧向外延。
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