马赛克拼接法制备大尺寸高品质单晶金刚石研究进展OA

单晶金刚石(single crystal diamond,SCD)凭借优异的力学、热学及光电性能,在航空航天、光电子、高功率电子器件及量子技术等领域具有重要应用价值。微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)是制备高质量单晶金刚石的主流方法,但受限于籽晶尺寸以及大面积生长过程中应力累积、缺陷扩展和生长均匀性下降等问题,难以满足英寸级高品质单晶金刚石的规模化制备需求。马赛克拼接法通过多籽晶横向外延生长与界面融合,有效突破了单颗籽晶尺寸限制,为大尺寸单晶金刚石制备提供了新的技术路径。本文综述了近年来马赛克拼接法制备大尺寸高品质单晶金刚石的研究进展,重点分析拼接界面缺陷形成机制、应力演化规律以及台阶流调控对界面融合质量的影响,总结设备优化、籽晶预处理、界面调控及生长参数优化等关键技术。在此基础上,进一步指出未来研究应聚焦于高精度晶向匹配与界面原子级重构技术、低损伤可重复剥离工艺、大面积生长过程中温场-流场-等离子体场协同调控机制,以及原位监测与多尺度表征技术的构建,实现拼接界面缺陷密度降低、残余应力精准调控和生长均匀性提升,为英寸级高品质单晶金刚石晶圆的产业化制备提供理论基础与技术支撑。