[实用新型]一种用于MPCVD系统的导流式样品托及MPCVD系统

说明书

本实用新型公开了一种用于MPCVD系统的导流式样品托及MPCVD系统，包括：样品托本体，用于水平放置于反应腔内，样品托本体的上方中心处设置有用于导入气流的气体导入口；样品托本体的下部为圆柱体状，其上部包括同轴设置的挡流板和导流台，挡流板位于外侧且为圆环体。导流台为一上小下大的圆台体；导流台的上表面为水平状，用于放置金刚石样品；导流台的下端直径与挡流板内环直径相同，导流台的高度满足以下条件：金刚石样品放置在导流台上时，金刚石样品的上表面不超过挡流板的上表面。在挡流板底部环绕一周间隔、且均匀贯通开设有多个径向导流孔。该样品托为金刚石生长提供一个稳定的气流环境，减少金刚石边缘多晶等缺陷的形成。

【技术领域】

本实用新型属于金刚石材料生长技术领域，尤其涉及一种用于MPCVD系统的导流式样品托及MPCVD系统。

【背景技术】

众所周知，金刚石具有优异的热、电、力、光、生物相容等性能，如它具有高热导率，是绝佳的热沉材料；它禁带宽度为5.5eV、击穿电压大于10MV/cm、电子迁移率为4500cm²/Vs、空穴迁移率为3800cm²/Vs，这使得金刚石在电学方面具有其他半导体材料不可比拟的优异性质，适合制备超高频、超大功率电子器件；它是已知硬度最高的天然物质，分别是石英和刚玉硬度的1170和140倍，用于切割领域；它从近紫外到远红外波段都具有高的透过性，可以作为窗口材料；它具有很好的化学稳定性，耐酸碱腐蚀，和碳基生物不会发生明显排斥反应，可以作为心脏瓣膜的替代品。因此金刚石具有巨大的应用潜力，逐渐成为科学研究的热点。

生长金刚石的方法有很多，如热丝化学气相沉积、高温高压、微波等离子体化学气相淀积(MPCVD)方法，其中MPCVD方法使用最广泛，因为这种方法长出来的金刚石杂质少、质量高。金刚石生长所需气源(甲烷、氢气、氧气、氮气等)从金刚石样品上方导入，流经金刚石表面及其侧壁，实现金刚石生长。

采用MPCVD方法生长金刚石时，不可避免的需要使用样品托，将金刚石置于样品托上，然后将样品托置于样品台上。样品托的材质、结构、尺寸等将直接影响着金刚石生长结果的好坏。实验已经证实，凹槽托最有利于金刚石生长，但是仿真结果显示，这种凹槽托同时存在严重的缺陷，即金刚石侧壁处的气流非常混乱，这将使得金刚石生长处于极不稳定的环境中，最终可能导致金刚石侧壁出现多晶等缺陷。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种用于MPCVD系统的导流式样品托及MPCVD 系统，使用该样品托及系统，为金刚石生长提供一个稳定的气流环境，减少金刚石边缘多晶等缺陷的形成。

本实用新型采用以下技术方案：一种用于MPCVD系统的导流式样品托，其特征在于，包括：样品托本体，用于水平放置于反应腔内，样品托本体的上方中心处设置有用于导入气流的气体导入口；样品托本体的下部为圆柱体状，其上部包括同轴设置的挡流板和导流台，挡流板位于外侧且为圆环体。

导流台为一上小下大的圆台体；导流台的上表面为水平状，用于放置金刚石样品；导流台的下端直径与挡流板内环直径相同，导流台的高度满足以下条件：金刚石样品放置在导流台上时，金刚石样品的上表面不超过挡流板的上表面。

在挡流板底部环绕一周间隔、且均匀贯通开设有多个径向导流孔；各导流孔用于：将气流流经气体导入口、金刚石样品表面、导流台侧壁后导出样品托本体的外部。

进一步地，该导流台侧壁与水平面的夹角为α，α的取值范围为20°～80°。

进一步地，各导流孔的内径为1mm～10mm。

进一步地，该样品托本体的圆柱体下部、以及挡流板和导流台均为同轴设置的一体式结构。

进一步地，该导流孔为一排、或者从上到下均匀分布的多排。

本实用新型还公开了一种MPCVD系统，包括上述的一种用于MPCVD系统的导流式样品托。