[发明专利]金属辅助控制CVD生长单晶金刚石位错延伸的结构及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属辅助控制CVD生长单晶金刚石位错延伸的结构，其特征在于，包括：单晶金刚石衬底；所述单晶金刚石衬底同质外延有金属-金刚石外延薄膜；

其中，所述单晶金刚石衬底的电阻率大于等于100 MΩ·cm，均方根表面粗糙度小于等于1nm，拉曼曲线半峰宽小于等于3cm^-1，XRD摇摆曲线半峰宽小于等于30arcsec；

所述金属-金刚石外延薄膜的电阻率大于等于1 MΩ·cm，均方根表面粗糙度小于等于1nm，拉曼曲线半峰宽小于等于3cm^-1，XRD摇摆曲线半峰宽小于等于30arcsec，金属元素体浓度为10¹⁰~10²⁰cm^-3；

所述金属-金刚石外延薄膜中的金属元素为钯、铱和钌中的一种或多种。

2.一种权利要求1所述的金属辅助控制CVD生长单晶金刚石位错延伸的结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将单晶金刚石衬底进行酸、碱、化学试剂清洗并吹干，获得处理后的单晶金刚石衬底；

步骤2，在步骤1获得的处理后的单晶金刚石衬底上同质外延获得金属-金刚石外延薄膜，完成制备；

其中，步骤2中，同质外延获得金属-金刚石外延薄膜时，金属前驱体加热升华为气体，以氢气为载体，将升化后的金属原子带入生长腔体；生长温度为800℃~1100℃，腔室压力为70 Torr ~150Torr，生长功率为2500W~6000W；

步骤2中，所述金属-金刚石外延薄膜的厚度为1-20μm，金属元素体浓度小于等于10¹⁸cm^-3；金属元素为钯、铱和钌中的一种或多种；所述金属-金刚石外延薄膜的电阻率大于等于1 MΩ·cm，均方根表面粗糙度小于等于1nm，拉曼曲线半峰宽小于等于3cm^-1，XRD摇摆曲线半峰宽小于等于30arcsec。

3.根据权利要求2所述的一种金属辅助控制CVD生长单晶金刚石位错延伸的结构的制备方法，其特征在于，步骤2中，将升化后的金属原子带入生长腔体时，氢气载气的流量为10~500sccm。

4.一种权利要求1所述的金属辅助控制CVD生长单晶金刚石位错延伸的结构的应用，其特征在于，包括以下步骤：在金属-金刚石外延薄膜同质外延获得单晶金刚石外延薄膜。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，同质外延获得单晶金刚石外延薄膜时，生长温度900℃~1100℃，腔室压力70 Torr ~150Torr，生长功率为2500W~6000W；

获得的单晶金刚石外延薄膜的厚度大于等于20μm，电阻率大于等于100 MΩ·cm，拉曼曲线半峰宽小于等于3cm^-1，XRD摇摆曲线半峰宽小于等于30arcsec，缺陷密度为10³~10⁸ cm²。