金刚石薄膜生长的均匀性

金刚石薄膜生长的均匀性

单晶金刚石是一种古老的晶体材料，钻石即为经过精心设计和雕琢的单晶金刚石，钻石自古以来就由于其炫目的外观和坚硬的质量而被人们视为珍宝。随着科学技术的进步，单晶金刚石的各种优异材料性能已经逐渐被挖掘出来，这种古老的晶体材料在近几十年以来再次成为工业和科研界的热点方向。

高质量单晶金刚石的应用一般均对其尺寸有着特殊的要求，这就需要对大面积单晶金刚石生长质量的均匀性和大厚度单晶金刚石生长的连续性进行有效的控制。由于MPCVD金刚石生长原理和特性，等离子体将会在籽晶的棱角处能量富集，造成等离子体的密度和温度在籽晶表层分布不均匀，这就是所谓的“边缘效应”。边缘效应将造成籽晶棱角处的生长速率大于中心处，而且还会在在棱角处易出现二次形核的现象，从而造成多晶边缘的形成。随着籽晶生长过程的进行，多晶将逐渐向单晶生长区域内延伸，造成应力分布不均匀，甚至会造成边缘处崩裂的现象。

目前，处理边缘效应并提高晶体质量的常用方法是使用特殊设计的籽晶托，籽晶托的使用将改善籽晶周围等离子体和温度场分布的均匀性，改善金刚石薄膜生长面的形貌，从而控制边缘处多晶的形成。此外，通过初始籽晶厚度的设计，也可以提高金刚石薄膜质量的均匀性。