[实用新型]单晶金刚石合成装置

说明书

本申请公开了一种单晶金刚石合成装置，包括微波源、等离子体耦合装置和谐振装置，所述谐振装置包括一谐振腔，所述谐振腔内具有一金刚石生长面，等离子体耦合装置能够将来自所述微波源的微波在金刚石生长面的下方激发形成等离子体。本实用新型通过在基片下表面沉积金刚石薄膜，可以有效的解决金刚石生产过程中的杂质污染。

技术领域

本申请涉及化学气相沉积设备，特别是涉及一种单晶金刚石合成装置。

背景技术

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)将微波发生器产生的微波用波导管传输至反应器，并向反应器中通入CH₄与H₂的混合气体，高强度的微波能激发分解基片上方的含碳气体形成活性含碳基团和原子态氢，并形成等离子体，从而在基片上沉积得到金刚石薄膜。

中国专利第201720707933.3号公开了一种微波等离子体化学气相沉积法生长单晶金刚石用的沉积台，其等离子发生在上部，工作台在下部。由于受重力及其腔体内流场的影响，生长过程产生的多晶及其C的杂质会污染单晶，从而导致生产出的金刚石中有杂质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单晶金刚石合成装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种单晶金刚石合成装置，包括微波源、等离子体耦合装置和谐振装置，

所述谐振装置包括一谐振腔，所述谐振腔内上设置有基座，该基座的下表面用以支撑基片，

等离子体耦合装置位于所述基座的下方，并且能够将来自所述微波源的微波在基座下方耦合形成等离子体。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述等离子体耦合装置采用天线耦合式。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述等离子体耦合装置包括波导管、模式转换天线、耦合转换腔和介质窗口，

所述波导管连接于所述微波源和耦合转换腔之间；

所述模式转换天线的顶端延伸至所述耦合转换腔内；

所述耦合转换腔设置于所述谐振腔的下方，所述介质窗口位于所述谐振腔和耦合转换腔之间。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述波导管包括第一波导管和第二波导管，

所述第一波导管为矩形波导管；

所述耦合转换腔为圆形波导管，所述第二波导管连接于所述第一波导管和耦合转换腔的底端之间，所述第二波导管与第一波导管垂直设置；

所述模式转换天线的底端延伸于所述第二波导管内。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述第一波导管和微波源之间设置有调配器，该调配器用以调节第一波导管中所传输的微波的波形。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述耦合转换腔的侧壁设置有水冷装置。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述谐振装置包括上壳体和下壳体，所述上壳体可接近或远离所述下壳体，以密封或打开所述谐振腔。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述上壳体和下壳体之间设置有导向杆，所述上壳体沿所述导向杆上下滑动。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，还包括水冷轴，该水冷轴的底端穿过所述上壳体并连接于所述基座，水冷轴通过水冷方式对基座的温度进行控制。

优选的，在上述的单晶金刚石合成装置中，所述水冷轴凸伸于所述上壳体外部的部分套设有伸缩波纹管，该伸缩波纹管与水冷轴、上壳体之间形成一封闭腔体。