微波等离子体调控下多晶金刚石大面积均质沉积OA

随着金刚石晶体在光学、电子等工业领域的广泛应用,其对微波等离子体化学气相沉积金刚石晶体的大面积生长均匀性提出严苛要求。本研究以多晶金刚石的大面积均质沉积为目标,利用915 MHz微波等离子体反应器,基于等离子体光谱分析方法同步优化等离子体环境及晶体生长参数,分析等离子体分布与金刚石生长均匀性的关系。结果表明:在微波功率>27 kW、气压为100~120 Torr条件下,可获得径向尺寸>180 mm的高密度等离子体;H_(α)谱线强度与微波功率和气压呈线性关系,C_(2)谱线强度与微波功率呈线性关系、与气压呈非线性关系;C_(2)/H_(α)比值沿等离子体径向呈“M”形分布,气压升高显著降低其分布的均匀性。基于优化的等离子体条件,制备直径为150 mm、厚度为1 mm、结晶质量良好的多晶金刚石,其取向以〈111〉和〈311〉为主,拉曼半峰全宽为4.2~5.5 cm^(-1),形核面压应力和生长面拉应力导致最大122μm的变形,较高的C_(2)/H_(α)促进〈400〉取向生长,并伴随生长厚度的增大和晶体质量的下降。