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单晶金刚石边缘表面倾斜角度对同质外延生长的影响

耿传文 夏禹豪 赵洪阳 付秋明 马志斌

单晶金刚石边缘表面倾斜角度对同质外延生长的影响

耿传文, 夏禹豪, 赵洪阳, 付秋明, 马志斌
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  • 利用微波等离子体化学气相沉积法,对单晶金刚石(100)晶面边缘进行精细切割抛光处理,形成偏离(100)晶面不同角度的倾斜面,在CH4/H2反应气体中进行同质外延生长,研究单晶金刚石边缘不同角度倾斜面对边缘金刚石外延生长的影响.实验结果表明,边缘倾斜面角度对边缘的单晶外延生长质量有影响,随着单晶金刚石边缘倾斜面角度的增大,边缘多晶金刚石数量先减少后增多,在倾斜角3.8°时边缘呈现完整的单晶外延生长特性.分析认为,边缘不同角度的倾斜面会改变周围电场强度和等离子体密度,导致到达衬底表面的含碳前驱物发生改变,倾斜面台阶表面的含碳前驱物浓度低于能形成层状台阶生长的临界浓度是减弱单晶金刚石生长过程中边缘效应的主要原因.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:15G006)和中国电子科技集团公司第四十六研究所创新基金(批准号:CJ20150701)资助的课题.
    [1]

    Matsumoto S, Sato Y, Kamo M, Setaka N 1982 Jpn. J. Appl. Phys. 21 183

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    Nad S, Gu Y, Asmussen J 2015 Diamond Relat. Mater. 60 26

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    Lobaev M A, Gorbachev A M, Bogdanov S A 2017 EPJ Web of Conferences 149 02003

    [8]

    Ma Z, Wu C, Wang J, Zhao H, Zhang L 2016 Diamond Relat. Mater. 66 135

    [9]

    Tallaire A, Achard J, Silva F, Sussmann R S, Gicquel A 2004 Phys. Status Solidi 201 2419

    [10]

    Hemley R J, Mao H K, Yan C S 2010 US Patent 7 820 131

    [11]

    Yamada H, Chayahara A, Mokuno Y, Horino Y, Shikata S 2006 Diamond Relat. Mater. 15 1383

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    Tomellini M, Polin R, Sessa V 1991 J. Appl. Phys. 70 7573

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    Lee N, Badzian A 1997 Diamond Relat. Mater. 6 130

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    Chen J L, Zhang S, Cheng H J, Xu Y K 2016 The 29s Academic Exchange Meeting of the Society of Carbon Materials of the Chinese Society of Metals Shizuishan, China, October 20, 2015 p23

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    Nad S, Gu Y, Asmussen J 2015 Diamond Relat. Mater. 60 26

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    Tallaire A, Achard J, Silva F, Sussmann R S, Gicquel A 2004 Phys. Status Solidi 201 2419

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    Hemley R J, Mao H K, Yan C S 2010 US Patent 7 820 131

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  • [1] 刘乃漳, 张雪冰, 姚若河. AlGaN/GaN 高电子迁移率器件外部边缘电容的物理模型. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191931
    [2] 刘英光, 边永庆, 韩中合. 包含倾斜晶界的双晶ZnO的热输运行为. 物理学报, 2020, 69(3): 033101. doi: 10.7498/aps.69.20190627
    [3] 刘彪, 周晓凡, 陈刚, 贾锁堂. 交错跃迁Hofstadter梯子的量子流相. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191964
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-15
  • 修回日期:  2018-10-15

单晶金刚石边缘表面倾斜角度对同质外延生长的影响

  • 武汉工程大学材料科学与工程学院, 湖北省等离子体化学与新材料重点实验室, 武汉 430073
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:15G006)和中国电子科技集团公司第四十六研究所创新基金(批准号:CJ20150701)资助的课题.

摘要: 利用微波等离子体化学气相沉积法,对单晶金刚石(100)晶面边缘进行精细切割抛光处理,形成偏离(100)晶面不同角度的倾斜面,在CH4/H2反应气体中进行同质外延生长,研究单晶金刚石边缘不同角度倾斜面对边缘金刚石外延生长的影响.实验结果表明,边缘倾斜面角度对边缘的单晶外延生长质量有影响,随着单晶金刚石边缘倾斜面角度的增大,边缘多晶金刚石数量先减少后增多,在倾斜角3.8°时边缘呈现完整的单晶外延生长特性.分析认为,边缘不同角度的倾斜面会改变周围电场强度和等离子体密度,导致到达衬底表面的含碳前驱物发生改变,倾斜面台阶表面的含碳前驱物浓度低于能形成层状台阶生长的临界浓度是减弱单晶金刚石生长过程中边缘效应的主要原因.

English Abstract

参考文献 (13)

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