高温高压与CVD金刚石单晶衬底质量对比研究

作     者：杨旖秋 韩晓桐 胡秀飞 李斌 彭燕 王希玮 胡小波 徐现刚 王笃福 刘长江 冯志红 YANG Yiqiu;HAN Xiaotong;HU Xiufei;LI Bin;PENG Yan;WANG Xiwei;HU Xiaobo;XU Xiangang;WANG Dufu;LIU Changjiang;FENG Zhihong

作者机构：山东大学新一代半导体材料研究院济南250100 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 济南金刚石科技有限公司济南250100 专用集成电路国家级重点实验室石家庄050051 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2022年第51卷第9期

页      面：1777-1784页

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY010210) 晶体材料国家重点实验室自主课题 国防科技重点实验室基金项目 山东省重大科技创新工程项目(2022CXGC010103) 

主　　题：HTHPⅡa金刚石 HTHPⅠb金刚石 CVD金刚石 结晶质量 应力 等离子体刻蚀 位错密度 

摘      要：本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP)Ⅰb、HTHPⅡa和化学气相沉积(CVD)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHPⅡa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石,其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°~0.018°和1.45~1.85 cm^(-1)。晶格畸变检测仪的检测结果表明,HTHPⅡa型金刚石单晶的应力分布主要有两种:一种几乎无明显应力分布,另一种沿方向呈对称的放射状分布,其他区域无晶格畸变。HTHPⅠb和CVD型金刚石单晶应力分布均相对分散,晶格畸变复杂,与其HRXRD和Raman的检测结果相符。进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析,结果表明,HTHPⅡa型金刚石位错密度为三者中最低,仅为1×10^(3) cm^(-2)。本研究为制备高质量大尺寸CVD金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据。