[发明专利]一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法

权利要求书

1.一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法是按照以下步骤进行的：

一、清洗：将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，得到清洗后的金刚石籽晶和清洗后的金属钼衬底圆片；

二、选择金箔：选择厚度为20μm～100μm的平整金箔，将平整金箔裁剪成比金刚石籽晶长宽均大0.5mm～1.5mm的方片，得到焊接介质；

所述的平整金箔纯度为18K～24K；

三、放置样品：

将四根金属钼丝摆放成“井”字型，得到金属钼丝底座，将金属钼丝底座放置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器托盘上，然后将清洗后的金属钼衬底圆片、焊接介质及清洗后的金刚石籽晶依次置于金属钼丝底座上，使清洗后的金刚石籽晶表面水平并处于金属钼丝底座中心；

所述的金属钼丝长为5mm～20mm，直径为0.3mm～2mm；

四、原位连接：

①、关闭微波等离子体辅助化学气相沉积仪器舱门，对舱体进行抽真空，使舱体真空度达到3.0×10^-6mbar～5.0×10^-6mbar；

②、开启程序，设定氢气流量为100sccm～200sccm，舱体气压为10mbar～30mbar，启动微波发生器，激活等离子体；

③、以速度为0.5mbar/s～2mbar/s升高舱体气压，实时监测金刚石籽晶表面温度，随着舱体气压的升高，金刚石籽晶表面温度升高，当将舱体气压升高至90mbar～120mbar时，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为2800W～3700W，金刚石籽晶表面温度达到1100℃～1300℃，继续以速度为0.5mbar/s～2mbar/s升高舱体气压，当金刚石籽晶表面温度出现骤降了50℃～150℃，且金刚石籽晶亮度减弱，重新变回红色，原位焊接完成；

④、以速度为1mbar/s～3mbar/s降低气压，使气压降至5mbar～10mbar，功率降至1680W～1750W，监测金刚石籽晶表面温度降低至室温；

⑤、对舱体抽真空，使舱体内真空度达到2.0×10^-6mbar～8.0×10^-6mbar；

⑥、放气，使舱体内气压到达1atm后，开舱，得到焊接好的试样，即完成同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法。

2.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤一中将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，具体是按以下步骤进行的：在超声功率为100W～400W的条件下，将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片依次置于丙酮中清洗15min～30min，去离子水中清洗15min～30min，无水乙醇中清洗15min～30min，得到清洗后的金刚石籽晶和清洗后的金属钼衬底圆片。

3.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤二中所述的平整金箔纯度为24K。

4.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤二中选择厚度为100μm的平整金箔。

5.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤三中所述的金属钼丝长为1cm，直径为1mm。

6.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤四①对舱体进行抽真空，使舱体真空度达到3.0×10^-6mbar。

7.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤四②中设定氢气流量为200sccm，舱体气压为10mbar。

8.根据权利要求1所述的一种同质外延生长单晶金刚石的籽晶衬底原位连接方法，其特征在于步骤四③以速度为0.5mbar/s升高舱体气压，实时监测金刚石籽晶表面温度，随着舱体气压的升高，金刚石籽晶表面温度升高，当将舱体气压升高至120mbar时，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为3200W，金刚石籽晶表面温度达到1300℃，继续以速度为0.5mbar/s升高舱体气压，当金刚石籽晶表面温度出现骤降了100℃，且金刚石籽晶亮度减弱，重新变回红色，原位焊接完成。