[发明专利]金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法

说明书

本申请提供了一种金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法，通过在碳化硅衬底的碳面或硅面上制备凹槽。将制备有凹槽的碳化硅衬底放置在CVD设备的生长腔内，通入反应气体和辅助气体进行金刚石颗粒的生长，最后，生长至预设时间后，将所述碳化硅衬底从所述生长腔内取出，观察所述凹槽的底部、侧壁以及外部的金刚石颗粒形貌和成核密度。基于在金刚石颗粒生长过程中，处于凹槽不同的位置接触到等离子体有差异，使得凹槽不同位置的金刚石颗粒成核密度的差异，进而实现金刚石颗粒在碳化硅衬底上成核密度周期性调制。

技术领域

本申请涉及金刚石薄膜的化学气相沉积技术领域，尤其涉及一种金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法。

背景技术

金刚石具有优异的光学、电学、机械和热学性能，因此具有巨大的应用潜力。特别是金刚石薄膜具有宽带隙、光学透明性和异常高导热性的特点，是一种理想的半导体材料。在高密度集成电路封装材料、保护涂层、电化学电极等高科技领域具有良好的应用前景。近年来，利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法生长金刚石薄膜的研究受到了越来越多的关注，因为即使是多晶金刚石也比大多数现有的晶体具有更大的优势。特别是由高载流子迁移率和独特的光学特性驱动的最高声波速度和热导率，使金刚石薄膜成为许多新兴器件应用的理想材料，如超高频声滤波器、电力电子、集成光学电路以及量子换能器等。

用于金刚石薄膜生长的衬底有硅(Si)、钼(Mo)、碳化硅(SiC)等。由于与金刚石有关的衬底材料的晶格参数和结构是决定良好薄膜生长的重要考虑因素，所有衬底材料在获得良好的薄膜附着力方面的反应并不相同。金刚石与β-SiC的晶格匹配较好，晶格失配率约为18.2％(金刚石与Si的晶格失配率为52％)。因此，当SiC作为衬底时，更容易成核。另外，SiC材料热膨胀系数小，导热系数高，这些特性与金刚石非常相似，使得金刚石膜在SiC衬底上的附着力更好。结合两种材料的性能，具有很大的应用潜力。由于当前金刚石多晶的成核存在很多问题，很多研究表明，其热导率与晶粒尺寸之间存在密切的关系，为了对金刚石多晶的热导率进行调制，因此有必要对金刚石多晶的颗粒进行调制。

发明内容

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法。

本申请实施例提供的金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法，主要包括如下步骤：

在碳化硅衬底的碳面或硅面上制备凹槽；

将所述碳化硅衬底放置在CVD设备的生长腔内；

通入反应气体和辅助气体进行金刚石颗粒的生长，生长至预设时间后，将所述碳化硅衬底从所述生长腔内取出。

本申请实施例提供的金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法，通过在碳化硅衬底的碳面或硅面上制备凹槽，然后，将制备有凹槽的碳化硅衬底放置在CVD设备的生长腔内，通入反应气体和辅助气体进行金刚石颗粒的生长，最后，生长至预设时间后，将所述碳化硅衬底从所述生长腔内取出，观察所述凹槽的底部、侧壁以及外部的金刚石颗粒形貌和成核密度。基于在金刚石颗粒生长过程中，处于凹槽不同的位置接触到等离子体有差异，使得凹槽不同位置的金刚石颗粒成核密度的差异，进而实现金刚石颗粒在碳化硅衬底上成核密度周期性调制。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的金刚石在碳化硅衬底上成核密度周期性调制方法的基本流程示意图；

图2为本申请实施提供金刚石在SiC衬底上成核的原理图；