种晶类型对微波等离子体CVD法合成单晶体金刚石生长质量的影响

• 作者: 吴改 陈美华
• 来源期刊: 新型炭材料
• 学科: 工学
• 关键词: 种晶 金刚石单晶 微波等离子体CVD 生长质量
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 88-96
• 页数: 9页
• 分类号: TB321
• 字数: 5850字
• 语种: 中文

摘要

采用辽宁瓦房店及山东蒙阴产天然金刚石、俄罗斯高温高压(HPHT)金刚石以及美国Element Six公司CVD金刚石作为种晶,进行红外光谱、激光拉曼光谱、光致发光光谱、XRD摇摆曲线以及原子力显微形貌测试,并选取三类样品各一颗,在相同条件下进行生长实验.测试结果表明,天然金刚石种晶均为ⅠaAB型,定向性好,其内应力及结晶质量差异较大;而HPHT以及CVD金刚石种晶分别为Ⅰb型和Ⅱa型,其生长面与(100)晶向均存在1～2.5度偏差,但晶体结构较天然金刚石好,且内应力及结晶质量差异较小,更加适合作为MPCVD法合成金刚石单晶的种晶.对生长后样品进行了高分辨率激光拉曼光谱测试,并使用光学显微镜及原子力显微镜对样品表面形貌进行了观察.结果表明,在碳氢氮生长体系中,辽宁瓦房店或山东蒙阴产ⅠaAB型天然金刚石种晶由于晶格匹配性较差,容易沉积多晶金刚石,且伴随有微晶石墨和非晶质碳成分;而使用俄罗斯产Ⅰb型HPHT种晶以及美国Element Six产Ⅱa型CVD种晶均能得到优质的CVD金刚石生长层;与HPHT种晶相比,使用CVD种晶得到金刚石生长层的拉曼位移半高宽更窄,非金刚石碳杂质含量更低,结晶质量更好.