CN104988578A - 一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，本发明涉及优化单晶金刚石同质外延生长的方法。本发明要解决现有MWCVD生长系统中等离子体密度对籽晶生长质量的影响，等离子体形态与籽晶接触方式导致侧向生长区域质量较低，以及等离子体中碳源沉积污染舱体等问题。方法：一、清洗；二、焊接；三、放置样品；四、放置等离子体挡板；五、生长前准备工作；六、金刚石生长，即完成利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。本发明用于一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
Description
技术领域
本发明涉及优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
背景技术
近年来，大尺寸单晶金刚石及准单晶金刚石由于其极高的硬度、超高的热导率、极宽的电磁透过频段、优异的抗辐照能力和耐腐蚀性能，在精密加工、高频通讯、航天宇航、尖端技术等高科技领域日渐成为基础、关键甚至唯一的材料解决方案。传统的人造单晶金刚石是采用高温高压(HPHT)法，该方法制备出的金刚石含杂质较多，缺陷密度较高，质量相对较差，且尺寸较小，与相关应用的需求相比相差甚远，导致HPHT金刚石适用范围较窄，在行业中处于下游，利润低，竞争力不强。
相比于HPHT法，微波等离子体辅助化学气相沉积(MWCVD)法是目前公认的制备大尺寸单晶金刚石的最佳方法之一，该方法制备的单晶金刚石具有杂质浓度低，透过波段宽，缺陷密度低，尺寸较大和生长速率可控等优点，被认为是最有希望成为未来大批量生产人造金刚石的方法。
该方法外延生长单晶金刚石时，金刚石籽晶表面与等离子体直接接触，而等离子体的密度，形态及与籽晶的接触方式都会对金刚石的生长产生影响。由于等离子体由原子氢与带有活性基团的原子碳构成，原子碳在沉积过程中以SP2键合与SP3键合两种形式随机进行，而原子氢对碳原子的SP2键的刻蚀作用较强，而对SP3键的刻蚀作用较弱，使得SP2键的非金刚石碳相被去除，而SP3键的金刚石相被保留。所以，若等离子体中原子氢的密度过低，将直接导致CVD单晶层中的SP2键含量增大，导致外延生长层的质量严重下降；而若原子氢密度过大，则会导致对SP3键的刻蚀作用过强，使得生长速率缓慢，生长质量也会有所下降。同时，由于金刚石籽晶的上表面为抛光的100晶面，在该表面外延生长的CVD单晶层质量较好，而侧表面未抛光，粗糙表面具有杂乱的晶面取向及宏观缺陷，很大程度上降低了单晶层的生长质量。同时，等离子体为椭球状，下部与金刚石籽晶直接接触，由于表面吸附作用，接触部分的等离子体会包裹金刚石籽晶，使得上表面与侧表面同时生长，而侧表面处等离子体浓度会略低于上表面，导致侧表面侧向生长区域的外延生长层质量远低于上表面。综上所述，控制等离子体密度及等离子体与籽晶的接触方式，对大尺寸优质单晶金刚石的生长起着至关重要的作用。
除此之外，在通常的CVD金刚石生长系统中，由于系统舱体的内部结构完全暴露在等离子体氛围下，使得被电离的碳原子活性基团极易附着和沉积在舱体内的所有裸露表面，在表面形成多晶金刚石、类金刚石及非晶碳相的混合物，这类物质有着较大的硬度与耐磨性，难以除去，会对舱体造成一定程度的污染。所以，控制等离子体的形态，对仪器设备的维护也有着不可忽视的作用。
发明内容
本发明要解决现有MWCVD生长系统中等离子体密度对籽晶生长质量的影响，等离子体形态与籽晶接触方式导致侧向生长区域质量较低，以及等离子体中碳源沉积污染舱体等问题，而提供一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、清洗：将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，得到清洗后的金刚石籽晶和清洗后的金属钼衬底圆片；
二、焊接：将清洗后的金刚石籽晶用金箔焊接在清洗后的金属钼衬底圆片上，得到固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶；
三、放置样品：
将固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座托盘中心；
四、放置等离子体挡板：
将金属钼等离子体挡板置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座上，使固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶处于金属钼等离子体挡板中心圆孔的正中心位置；
所述的金属钼等离子体挡板由圆环、连接壁及圆板组成，圆环的内沿通过连接壁与圆板的外沿相连接，圆板的中心位置设有中心圆孔；所述的圆环的内沿直径大于圆板的直径；所述的圆环的外沿直径与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为6:1；所述的圆板与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为5:1；所述的中心圆孔与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为1.5:1；
所述的金属钼等离子体挡板与步骤二中所述的固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶的高度比为1:1；
五、生长前准备工作：
关舱，对舱体进行抽真空，至舱体内真空度达到1.0×10-6mbar～3.0×10-6mbar，开启程序，通入氢气及氧气，设定氢气流量为40sccm～60sccm，氧气流量为30sccm～60sccm，舱体气压为15mbar～30mbar，启动微波发生器，激活等离子体，升高舱体气压和微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率，直至固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到600℃～1000℃，然后在温度为600℃～1000℃及氢氧混合等离子体气氛中，对固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶刻蚀20min～30min；
六、金刚石生长：
停止通入氧气，同时通入甲烷气体，设定甲烷与氢气的流量比为1:(10～20)，调整舱体气压为200mbar～300mbar，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为4000W～5000W，固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到800℃～1100℃，在温度为800℃～1100℃、功率为4000W～5000W及甲烷与氢气的混合等离子体气氛中，金刚石生长12h～36h，即完成利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
本发明的有益效果是：1、本发明通过采用特殊设计的金属钼等离子体挡板，遮挡部分等离子体，使得等离子体表面与籽晶上表面均匀接触，在很大程度上地降低了等离子体与籽晶侧表面的接触，使得籽晶上表面优先生长，获得质量较高的CVD外延生长层。
2、除样品部分暴露在等离子体下外，舱体内其余部分均被等离子体挡板遮挡，使得等离子体无法接触到舱体其余部分，从而极大地减少了活性碳源在舱体底座及侧面的附着和沉积，保护舱体不受沉积非晶碳等物质的污染。
3、对于不同的生长温度和气体流量，调控气压值，使得等离子体中氢原子及碳原子密度处于所需温度下的最优值，在提高了生长速率的同时，保证了CVD外延生长层的质量。
本发明用于一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
附图说明
图1为将固定在金属钼衬底的金刚石籽晶及金属钼等离子体挡板放置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器底座上的侧向剖面图，1为清洗后的金刚石籽晶，2为清洗后的金属钼衬底圆片，3为金属钼等离子体挡板，4为微波等离子体辅助化学气相沉积仪器底座，5为冷却水流道；
图2为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的等离子体与金刚石籽晶接触方式图；1为清洗后的金刚石籽晶，2为清洗后的金属钼衬底圆片，3为等离子体，4为微波等离子体辅助化学气相沉积仪器底座；
图3为实施例一使用金属钼等离子体挡板的等离子体与金刚石籽晶接触方式图；1为清洗后的金刚石籽晶，2为清洗后的金属钼衬底圆片，3为等离子体，4为金属钼等离子体挡板，5为微波等离子体辅助化学气相沉积仪器底座；
图4为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的金刚石籽晶生长形貌图；
图5为实施例一使用金属钼等离子体挡板制备的金刚石籽晶生长形貌图；
图6为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的等离子体辅助化学气相沉积仪器底座图；
图7为实施例一使用金属钼等离子体挡板的等离子体辅助化学气相沉积仪器底座图；
图8为舱内气压与等离子体密度关系曲线；
图9为本发明金属钼等离子体挡板的结构示意图；
图10为本发明金属钼等离子体挡板的侧视图；
图11为本发明金属钼等离子体挡板的俯视图；
图12为本发明金属钼等离子体挡板的剖视图；
图13为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的金刚石籽晶生长的拉曼光谱图；
图14为实施例一使用金属钼等离子体挡板的金刚石籽晶生长的拉曼光谱图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1、9、10、11及12具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、清洗：将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，得到清洗后的金刚石籽晶和清洗后的金属钼衬底圆片；
二、焊接：将清洗后的金刚石籽晶用金箔焊接在清洗后的金属钼衬底圆片上，得到固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶；
三、放置样品：
将固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座托盘中心；
四、放置等离子体挡板：
将金属钼等离子体挡板置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座上，使固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶处于金属钼等离子体挡板中心圆孔4的正中心位置；
所述的金属钼等离子体挡板由圆环1、连接壁2及圆板3组成，圆环1的内沿通过连接壁2与圆板3的外沿相连接，圆板3的中心位置设有中心圆孔4；所述的圆环1的内沿直径大于圆板3的直径；所述的圆环1的外沿直径与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为6:1；所述的圆板3与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为5:1；所述的中心圆孔4与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为1.5:1；
所述的金属钼等离子体挡板与步骤二中所述的固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶的高度比为1:1；
五、生长前准备工作：
关舱，对舱体进行抽真空，至舱体内真空度达到1.0×10-6mbar～3.0×10-6mbar，开启程序，通入氢气及氧气，设定氢气流量为40sccm～60sccm，氧气流量为30sccm～60sccm，舱体气压为15mbar～30mbar，启动微波发生器，激活等离子体，升高舱体气压和微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率，直至固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到600℃～1000℃，然后在温度为600℃～1000℃及氢氧混合等离子体气氛中，对固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶刻蚀20min～30min；
六、金刚石生长：
停止通入氧气，同时通入甲烷气体，设定甲烷与氢气的流量比为1:(10～20)，调整舱体气压为200mbar～300mbar，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为4000W～5000W，固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到800℃～1100℃，在温度为800℃～1100℃、功率为4000W～5000W及甲烷与氢气的混合等离子体气氛中，金刚石生长12h～36h，即完成利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
本实施方式步骤三尽可能使样品表面水平，以保证温度场均匀且与等离子体均匀接触。
本实施方式步骤四对于不同大小的样品需采用不同规格的等离子体挡板。
图8为本实施方式微波等离子体辅助化学气相沉积仪器舱内气压与等离子体密度关系曲线。
本实施方式的有益效果是：1、本实施方式通过采用特殊设计的金属钼等离子体挡板，遮挡部分等离子体，使得等离子体表面与籽晶上表面均匀接触，在很大程度上地降低了等离子体与籽晶侧表面的接触，使得籽晶上表面优先生长，获得质量较高的CVD外延生长层。
2、除样品部分暴露在等离子体下外，舱体内其余部分均被等离子体挡板遮挡，使得等离子体无法接触到舱体其余部分，从而极大地减少了活性碳源在舱体底座及侧面的附着和沉积，保护舱体不受沉积非晶碳等物质的污染。
3、对于不同的生长温度和气体流量，调控气压值，使得等离子体中氢原子及碳原子密度处于所需温度下的最优值，在提高了生长速率的同时，保证了CVD外延生长层的质量。。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将金刚石籽晶进行清洗，具体是按以下步骤进行的：在超声功率为200W～600W的条件下，将金刚石籽晶依次置于丙酮中清洗3min～5min，去离子水中清洗3min～5min，无水乙醇中清洗3min～5min，得到清洗后的金刚石籽晶。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中将金属钼衬底圆片进行清洗，具体是按以下步骤进行的：在超声功率为200W～600W的条件下，将金属钼衬底圆片依次置于丙酮中清洗3min～5min，去离子水中清洗3min～5min，无水乙醇中清洗3min～5min，得到清洗后的金属钼衬底圆片。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤五中对舱体进行抽真空，至舱体内真空度达到1.0×10-6mbar。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤五中开启程序，通入氢气及氧气，设定氢气流量为50sccm，氧气流量为40sccm，舱体气压为30mbar。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤五中升高舱体气压和微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率，直至固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到1000℃。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤五中然后在温度为1000℃及氢氧混合等离子体气氛中，对固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶刻蚀25min。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤六中停止通入氧气，同时通入甲烷气体，设定甲烷与氢气的流量比为1:15。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤六中调整舱体气压为200mbar，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为4500W，固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到1000℃。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤六中在温度为1000℃、功率为4500W及甲烷与氢气的混合等离子体气氛中，金刚石生长24h。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、清洗：将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，得到清洗后的金刚石籽晶和清洗后的金属钼衬底圆片；
二、焊接：将清洗后的金刚石籽晶用金箔焊接在清洗后的金属钼衬底圆片上，得到固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶；
三、放置样品：
将固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座托盘中心；
四、放置等离子体挡板：
将金属钼等离子体挡板置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座上，使固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶处于金属钼等离子体挡板中心圆孔4的正中心位置；
所述的金属钼等离子体挡板由圆环1、连接壁2及圆板3组成，圆环1的内沿通过连接壁2与圆板3的外沿相连接，圆板3的中心位置设有中心圆孔4；所述的圆环1的内沿直径大于圆板3的直径；所述的圆环1的外沿直径与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为6:1；所述的圆板3与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为5:1；所述的中心圆孔4与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为1.5:1；
所述的金属钼等离子体挡板与步骤二中所述的固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶的高度比为1:1；
五、生长前准备工作：
关舱，对舱体进行抽真空，至舱体内真空度达到1.0×10-6mbar，开启程序，通入氢气及氧气，设定氢气流量为50sccm，氧气流量为40sccm，舱体气压为30mbar，启动微波发生器，激活等离子体，升高舱体气压和微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率，直至固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到1000℃，然后在温度为1000℃及氢氧混合等离子体气氛中，对固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶刻蚀25min；
六、金刚石生长：
停止通入氧气，同时通入甲烷气体，设定甲烷与氢气的流量比为1:15，调整舱体气压为200mbar，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为4500W，固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到1000℃，在温度为1000℃、功率为4500W及甲烷与氢气的混合等离子体气氛中，金刚石生长24h，即完成利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
步骤一中将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，具体是按以下步骤进行的：在超声功率为200W的条件下，将金刚石籽晶依次置于丙酮中清洗3min，去离子水中清洗3min，无水乙醇中清洗3min，得到清洗后的金刚石籽晶；在超声功率为200W的条件下，将金属钼衬底圆片依次置于丙酮中清洗3min，去离子水中清洗3min，无水乙醇中清洗3min，得到清洗后的金属钼衬底圆片。
对比实验一：本实施例与实施例一不同的是：未放置步骤四中所述的等离子体挡板。其它与实施例一相同。
图2为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的等离子体与金刚石籽晶接触方式图；1为清洗后的金刚石籽晶，2为清洗后的金属钼衬底圆片，3为等离子体，4为微波等离子体辅助化学气相沉积仪器底座；图3为实施例一使用金属钼等离子体挡板的等离子体与金刚石籽晶接触方式图；1为清洗后的金刚石籽晶，2为清洗后的金属钼衬底圆片，3为等离子体，4为金属钼等离子体挡板，5为微波等离子体辅助化学气相沉积仪器底座；由图可知，未使用等离子体挡板时，等离子体趋向于“包裹”样品，与样品侧面接触；而使用了等离子体挡板时，等离子体因被遮挡而只与样品上表面相接触。
图4为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的金刚石籽晶生长形貌图；图5为实施例一使用金属钼等离子体挡板制备的金刚石籽晶生长形貌图；由图可知，未使用等离子体挡板的样品生长后边缘多晶化，表现出崎岖不平的形貌，且籽晶整体颜色乌黑，质量较差；而使用了等离子体挡板的样品生长后边缘平滑光洁，样品相对光亮通透，质量较好。
图6为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的等离子体辅助化学气相沉积仪器底座图；图7为实施例一使用金属钼等离子体挡板的等离子体辅助化学气相沉积仪器底座图；由图可知，未使用等离子体挡板的底座表面污染严重，难以去除，而使用了等离子体挡板的底座表面洁净，解决了污染问题。
采用Renishaw拉曼光谱仪对对比实验一及实施例一制备的同质外延生长后的单晶金刚石进行测试，图13为对比实验一未使用金属钼等离子体挡板的金刚石籽晶生长的拉曼光谱图；由图可知，金刚石一阶拉曼特征峰的半高宽很大，达到9.3，说明结晶度差，出现1414及3120特征峰，表示沉积层中含有非晶碳以及反聚乙炔等非金刚石碳相。
图14为实施例一使用金属钼等离子体挡板的金刚石籽晶生长的拉曼光谱图，由图可知，金刚石的一阶拉曼特征峰半高宽为5.8，结晶度较好，且不存在其他杂峰，表明非金刚石碳相含量极低。
Claims (10)
1.一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法是按照以下步骤进行的：
一、清洗：将金刚石籽晶和金属钼衬底圆片进行清洗，得到清洗后的金刚石籽晶和清洗后的金属钼衬底圆片；
二、焊接：将清洗后的金刚石籽晶用金箔焊接在清洗后的金属钼衬底圆片上，得到固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶；
三、放置样品：
将固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座托盘中心；
四、放置等离子体挡板：
将金属钼等离子体挡板置于微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的底座上，使固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶处于金属钼等离子体挡板中心圆孔(4)的正中心位置；
所述的金属钼等离子体挡板由圆环(1)、连接壁(2)及圆板(3)组成，圆环(1)的内沿通过连接壁(2)与圆板(3)的外沿相连接，圆板(3)的中心位置设有中心圆孔(4)；所述的圆环(1)的内沿直径大于圆板(3)的直径；所述的圆环(1)的外沿直径与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为6:1；所述的圆板(3)与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为5:1；所述的中心圆孔(4)与步骤一中所述的清洗后的金属钼衬底圆片的直径比为1.5:1；
所述的金属钼等离子体挡板与步骤二中所述的固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶的高度比为1:1；
五、生长前准备工作：
关舱，对舱体进行抽真空，至舱体内真空度达到1.0×10-6mbar～3.0×10-6mbar，开启程序，通入氢气及氧气，设定氢气流量为40sccm～60sccm，氧气流量为30sccm～60sccm，舱体气压为15mbar～30mbar，启动微波发生器，激活等离子体，升高舱体气压和微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率，直至固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到600℃～1000℃，然后在温度为600℃～1000℃及氢氧混合等离子体气氛中，对固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶刻蚀20min～30min；
六、金刚石生长：
停止通入氧气，同时通入甲烷气体，设定甲烷与氢气的流量比为1:(10～20)，调整舱体气压为200mbar～300mbar，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为4000W～5000W，固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到800℃～1100℃，在温度为800℃～1100℃、功率为4000W～5000W及甲烷与氢气的混合等离子体气氛中，金刚石生长12h～36h，即完成利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法。
2.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤一中将金刚石籽晶进行清洗，具体是按以下步骤进行的：在超声功率为200W～600W的条件下，将金刚石籽晶依次置于丙酮中清洗3min～5min，去离子水中清洗3min～5min，无水乙醇中清洗3min～5min，得到清洗后的金刚石籽晶。
3.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤一中将金属钼衬底圆片进行清洗，具体是按以下步骤进行的：在超声功率为200W～600W的条件下，将金属钼衬底圆片依次置于丙酮中清洗3min～5min，去离子水中清洗3min～5min，无水乙醇中清洗3min～5min，得到清洗后的金属钼衬底圆片。
4.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤五中对舱体进行抽真空，至舱体内真空度达到1.0×10-6mbar。
5.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤五中开启程序，通入氢气及氧气，设定氢气流量为50sccm，氧气流量为40sccm，舱体气压为30mbar。
6.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤五中升高舱体气压和微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率，直至固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到1000℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤五中然后在温度为1000℃及氢氧混合等离子体气氛中，对固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶刻蚀25min。
8.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤六中停止通入氧气，同时通入甲烷气体，设定甲烷与氢气的流量比为1:15。
9.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤六中调整舱体气压为200mbar，此时微波等离子体辅助化学气相沉积仪器的功率为4500W，固定在金属钼衬底圆片的金刚石籽晶表面温度达到1000℃。
10.根据权利要求1所述的一种利用等离子体挡板优化单晶金刚石同质外延生长的方法，其特征在于步骤六中在温度为1000℃、功率为4500W及甲烷与氢气的混合等离子体气氛中，金刚石生长24h。
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