Микроволновое плазменно-химическое осаждение из газовой фазы (MPCVD) считается одним из идеальных методов выращивания крупных высококачественных монокристаллов алмаза. Однако низкая скорость роста и высокая плотность дефектов являются основными препятствиями для его применения.
1. Высокоскоростной рост
2. Механизм роста монокристаллического алмаза методом MPCVD можно упрощенно описать следующим образом: микроволны резонируют в специально разработанной резонансной полости, создавая концентрированное электрическое поле над предметным столиком образца. Это приводит к диссоциации исходных газов, таких как водород и метан, на атомарный водород и ряд углеродсодержащих прекурсорных плазм. Затем алмаз осаждается и растет на поверхности затравочного кристалла, охлажденного до определенной температуры.
Процесс роста монокристаллического алмаза методом MPCVD демонстрирует, что увеличение концентрации атомарного водорода и метил-CH3 является одним из наиболее прямых методов увеличения скорости роста монокристалла. Кроме того, существует несколько других методов:
1. Увеличение плотности плазмы во время роста монокристаллического алмаза методом MPCVD (повышение давления газа и мощности во время роста);
2. Введение определённого процента легирования азотом. При низких степенях легирования азотом скорость роста алмаза может быть значительно увеличена, но по мере увеличения степени добавления азота скорость роста алмаза постепенно приближается к насыщению.
3. Легирование аргоном. Этот метод появился в последние годы как метод увеличения скорости роста монокристаллического алмаза методом MPCVD. В предыдущих исследованиях роста алмаза методом MPCVD аргон обычно использовался в качестве легирующего газа для выращивания нанокристаллов или изменения размера зерен поликристаллического алмаза.
Среди многочисленных областей применения монокристаллического алмаза, полученного методом MPCVD, наибольший потенциал имеют полупроводниковые технологии. Однако характеристики таких устройств, как силовые приборы и детекторы, очень чувствительны к примесям и дефектам в монокристаллическом алмазе. Поэтому необходим монокристаллический алмаз электронного качества с высокой чистотой (концентрация примесей азота в диапазоне ppb) и
