[发明专利]利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法

权利要求书

1.利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于该无气流MPCVD单晶金刚石生长方法按照以下步骤实现：

一、依次通过丙酮、去离子水和无水乙醇超声清洗金刚石籽晶，得到清洗后的单晶金刚石籽晶；

二、将清洗后的单晶金刚石籽晶放置于样品台中心的样品托上，将固态碳源放置于单晶金刚石籽晶的四周，控制固态碳源上表面的总面积为单晶金刚石籽晶上表面面积的10～25倍；

三、将CVD反应舱内抽真空至5×10^-3Pa以下，随后通入高纯氢气，并升高气压与微波功率，直至单晶金刚石籽晶的温度达到900～1000℃，当固态碳源温度为650～800℃时，关闭进气阀与抽气阀，CVD反应舱内形成封闭环境；

四、在无气流稳定生长过程中，采用光谱仪对CVD反应舱内的等离子体进行监控，测试得到的发射光谱中计算C₂与H_α谱线的相对强度比值，通过调节微波功率来调节固态碳源表面的温度，从而调节原子氢对固态碳源的刻蚀速率，控制C₂与H_α谱线的相对强度比值为0.25-0.55之间；

五、无气流生长所需时间后，结束生长，在单晶金刚石籽晶表面得到一定厚度的单晶金刚石外延生长层；

其中所述的固态碳源为石墨片。

2.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于步骤二中所述的样品托材质为金属钼。

3.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于固态碳源的纯度大于99.9%。

4.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于步骤二中固态碳源与单晶金刚石籽晶的间距为1-40mm。

5.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于步骤三中当固态碳源温度为700～750℃时，关闭进气阀与抽气阀。

6.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于步骤四中控制C₂与H_α谱线的相对强度比值为0.35-0.45之间。

7.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于步骤四中控制无气流生长2～100h。

8.根据权利要求1所述的利用固态碳源的无气流MPCVD单晶金刚石生长方法，其特征在于步骤五单晶金刚石外延生长层的厚度为0.02-2mm。