[发明专利]单晶金刚石的层流等离子体的制备方法

摘要

一种单晶金刚石的层流等离子体的制备方法，属于单晶金刚石制备技术领域。通过调控等离子体的流体特性，构建出稳定的层流等离子体边界层，使单晶金刚石能够在大尺寸衬底上进行稳定生长。从而避免当前直流等离子体沉积单晶金刚石的多晶化和小尺寸衬底的问题。优点在于提供了一条适合采用大尺寸籽晶、稳定制备单晶金刚石的途径，使单晶金刚石稳定生长区尺寸在等离子体运动轴线方向达到7厘米，并有效抑制了单晶生长表面的多晶化。

主权项

一种单晶金刚石的层流等离子体的制备方法，单晶金刚石是在等离子体掠射层流沉积系统中进行的；其特征在于，其中直流等离子体的成分中含有激发态碳原子、碳氢分子和氢原子，等离子体的电子温度0.3～0.5eV；等离子体的喷口几何形状为圆形或矩形，其中矩形喷口面积为10～15厘米2，圆形喷口面积7～18厘米2；等离子体的运动轴线平行于水平方向，雷诺数20～800，等离子体以运动轴线与籽晶法线成80°～100°的角度掠射籽晶表面；籽晶为单晶金刚石，其曝露晶面是(100)晶面或者(111)晶面，以机械镶嵌或者真空钎焊的方式固定在具有水冷功能的难熔金属籽晶托架上，籽晶的尺寸在等离子体运动轴线方向为0.1～6厘米，籽晶距等离子体喷口的距离为0.5～1.5厘米，籽晶温度在650℃～1300℃之间；反应腔压强在6000～18000Pa之间。