CN107428541A - 电子器件级单晶金刚石及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺制备电子器件级单晶金刚石的方法，其包括：(a)选择具有预定取向的金刚石种子或基底，(b)从所述金刚石种子或基底清洁和/或蚀刻非金刚石相和其它引起的表面损伤，借此该步骤可进行一次或更多次，(c)在清洁/蚀刻过的金刚石种子或基底上生长一层极其低晶体缺陷密度金刚石表面，借此该步骤可进行一次或更多次，和(d)在该低晶体缺陷密度金刚石表面层的顶部上生长电子器件级单晶金刚石。

Description

电子器件级单晶金刚石及其制备方法
发明领域
本发明涉及电子器件级单晶金刚石和制备通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺生长的电子器件级金刚石的方法。
背景
近年来对于电子器件级单晶金刚石的需求稳定增长，这是由于除宝石之外，其宽范围的科学和工业应用。电子级单晶金刚石的出色的固有性能是其作为工业和科学应用，以及宝石的优选材料的原因之一。
通过CVD工艺在各种固体基底上沉积金刚石已大量描述于各种专利文件中，并且还被研究者大量研究并发表在科学期刊和其它技术文献中。通过CVD工艺的金刚石生长过程包括在若干气体的混合物(H2、Ar、O2、N2、COx、CFx等)的反应下在固体基底上沉积由含碳气体前体(即CxHy(x＝1至4))的解离产生的碳原子。可制备多晶或单晶CVD金刚石并且其晶体质量不仅强烈取决于所用的气体的工艺化学，而且还强烈取决于固体基底的性质和状态。
若干专利文件和科学文献公开了各种制备用于辐射波检测的大的多晶金刚石膜的方法。这些大的多晶金刚石膜的缺点是所述膜不仅在厚度上受限，而且在电荷收集距离上受限，这是由于强烈影响其电子性质的晶粒间界的存在。
欧洲专利公开号EP19830380A2公开了通过CVD工艺制备适合于电子应用的金刚石的方法。但是，认为这些金刚石的电子性质受微小杂质(>1ppm)和晶格缺陷存在的影响，这将减小其电荷收集效率/距离。还未公开通过CVD工艺经过充分控制生长过程和严格选择固体基底以极其高的重现性制备基于单晶金刚石的较低偏场(<0.2V/μm)下完全收集距离检测器。
美国专利号7,887,628公开了一层单晶CVD金刚石，其具有大于2mm厚度，其中该层具有不大于1ppm的任何单一杂质水平和不大于5ppm的总杂质含量，借此该杂质不包括同位素形式的氢，并且在电子顺磁共振(EPR)中，单取代氮中心[N-C]0的浓度<100ppb。
美国专利申请公开2013/0202518公开了一种单晶CVD金刚石，其具有不大于5ppm的任何单一杂质水平和不大于10ppm的总杂质含量，其中杂质不包括同位素形式的氢，并且在电子顺磁共振(EPR)中，单取代氮中心[N-C]0<40ppb。
本发明的目的是提供利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺来制备电子器件级单晶金刚石的方法，所述电子器件级单晶金刚石具有高达10x10x2mm3的尺寸，并在偏场(bias field)为至少0.2V/μm时还具有100％的电荷收集效率(CCE)。
生长厚的电子器件级单晶金刚石的原因是防止形成晶体缺陷，如线位错(threaddislocation)、晶面孪生(crystal plane twining)、“花瓣形”缺陷和逐步生长相关位错。通常，这些晶体缺陷生长并在生长期间传播，并且最终导致高应力MPCVD金刚石。这些应力已知使电荷载流子(charge carrier)迁移率和基于金刚石的检测器的寿命降低(degrade)。本文中描述的方法包括在金刚石基底上的预生长调理步骤，以便抑制来自生长和制备基本不含晶体缺陷和杂质的基底的晶体缺陷。
本发明的其它目的和优点将从以下描述，结合附图变得显而易见，其中，作为说明和举例，公开了本发明的实施方案。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺制备电子器件级单晶金刚石的方法，其包括：(a)选择具有预定取向的金刚石种子或基底，(b)从所述金刚石种子或基底清洁和/或蚀刻非金刚石相和其它引起的表面损伤，借此该步骤可进行一次或更多次，(c)在清洁/蚀刻过的金刚石种子或基底上生长一层极其低晶体缺陷密度金刚石表面，借此该步骤可进行一次或更多次，和(d)在该低晶体缺陷密度金刚石表面层的顶部上生长电子器件级单晶金刚石。
根据本发明的第二方面，提供了一种电子器件级单晶金刚石，其包括：在偏场为至少0.2V/μm时100％的电荷收集效率(CCE)、通过以下所定义的低氮水平：不存在单取代氮中心[N-C]0的信号，这表明使用FTIR所述单取代氮中心的浓度<100ppb，使用在270nm处的UV-VIS吸收光谱所述单取代氮中心的浓度<100ppb，使用电子顺磁共振(EPR)所述单取代氮中心的浓度通常<30ppb，当在FTIR光谱中红外透射率大于70％时不存在2500cm-1至3400cm-1的红外(IR)光谱范围内的C-H伸缩吸收和氢相关振动，和通过使用光致发光光谱在738nm处的硅相关空位峰(SiV)、在637nm处的氮相关空位峰(NV-)的踪迹的不存在所定义的<50ppb的硅相关空位浓度。
附图简述
随后这通常描述了本发明，但是为了帮助理解，现在将参考附图，所述附图显示本发明优选的实施方案。
图1显示根据本发明的一个优选实施方案，在0.8V/μm偏场下偏置的CVD金刚石的顶(红色)层和底(蓝色)层测量的电荷收集效率(CCE)(CCE＝100％)的图。当电子器件级单晶金刚石检测器暴露于镅(241Am)α源形式的辐射源时获得能谱。
图2显示根据本发明的一个优选实施方案，CCE随着电场(偏压/样品厚度)变化的图。100％的完全电荷收集效率在至少0.2V/μm的偏场下获得。
图3显示根据本发明的一个优选实施方案，在室温(295K)下，漂移速度相对电场的图。拟合结果显示空穴和电子两者的低场迁移率和饱和速度。
图4显示根据本发明的一个优选实施方案，展示在室温(295K)下，收集的电荷(C)相对漂移速度的倒数的图。拟合结果显示空穴和电子两者的载流子寿命。
图5显示根据本发明的一个优选实施方案，当电子器件级单晶金刚石检测器暴露于锶(90Sr)辐射源形式的辐射源时，由其测量的电荷信号分布。朗道(landau)拟合结果显示FWHM/MP大约为0.3。
图6显示根据本发明的一个优选实施方案，在室温(295K)下测量的由514.5nm激光激发获得的光致发光光谱。不存在来自氮和硅相关空位的可见峰。
图7显示根据本发明的一个优选实施方案，在不同晶面处遍及整个样品的摇摆曲线宽度的图谱。直方图显示窄的摇摆宽度分布且至少90体积％的电子器件级单晶金刚石处于40微弧度(μRad)以下。
图8显示根据本发明的一个优选实施方案，40x放大下获自通过该方法制备的电子器件级单晶金刚石的正交偏振图像。不存在大的位错的可见踪迹。但是，存在以正交偏振图像中的较亮的对比形式出现的花瓣形缺陷和夹杂物。
图9显示根据本发明的一个优选实施方案，电子器件级单晶金刚石的典型FTIR光谱的图。
图10显示根据本发明的一个优选实施方案，由电子器件级单晶金刚石测量的UV-VIS光谱的图。如所示，不存在可检测的在UV区域中270nm处的氮相关峰和738nm处的硅相关峰的踪迹。
图11显示根据本发明的一个优选实施方案，具有用于能量分辨率依赖性研究的类似强度水平的金刚石的光致发光光谱。插图显示当电子器件级单晶金刚石检测器暴露于镅(241Am)辐射源形式的辐射源时在0.8V/μm偏场下获取的能谱。使用朗道方程拟合光谱。
图12显示根据本发明的一个优选实施方案，基于金刚石的检测器的各种样品的摇摆曲线宽度的图谱和用于平均RC峰和RC宽度分布定量的相应的RC宽度的直方图。
详述
本申请要求2015年1月14日提交的新加坡临时申请号10201500278Y的权益和优先权，其内容通过引用以其全部并入本文。
所述附图是图解性的，并且未按比例绘制。在附图中，对应于已经描述要素的要素具有相同的参考数字。
根据本发明的一个方面，提供了利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺来制备电子器件级单晶金刚石的方法。
第一步骤包括选择具有预定取向的金刚石种子或基底。在本发明的一个优选实施方案中，所述金刚石种子或基底的取向是{001}。在本发明的一个优选实施方案中，具有预定取向的基底的选择通过察看100X的高倍光学图像以检查表面缺陷、抛光引起的缺陷、蚀刻凹陷和夹杂物来进行。在本发明的另一实施方案中，可使用40X的高倍光学图像。在本发明的一个优选实施方案中，可在高压、高温(HPTH)生长的、天然的或MPCVD生长的金刚石上进行正交偏振成像，以检查由于应变产生的任何晶格缺陷的存在。还进行基底的晶轴检查以确保相对于{100}取向轴的偏轴角不超过3度。若需要，进行所述基底的顶表面的蚀刻以露出和/或除去表面损伤，以降低总体缺陷密度。
第二步骤包括从所述金刚石种子或基底清洁和/或蚀刻非金刚石相和其它引起的表面损伤。非金刚石相通过在具有大于300℃的温度的沸腾酸浴中清洁所述基底，并随后经历不同的等离子体蚀刻30至180分钟来从基底除去。通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)等离子体蚀刻酸清洁过的基底包括在具有约100至300torr的压力的气氛的MPCVD室中，蚀刻温度为约700℃至约1200℃，其中在所述MPCVD室中的气氛包含约0.1％至约10％的氧气每单元氢气。用于基底制备的等离子体蚀刻方法在显著不含氮气的MPCVD室中进行。在本发明的一个优选实施方案中，MPCVD室还包含气体前体，其被很好地纯化，使得总杂质少于500ppb。在其它实施方案中，杂质可少于1ppm。
第三步骤包括在清洁/蚀刻过的金刚石种子或基底上生长一层极其低晶体缺陷密度金刚石表面。用于在金刚石种子的生长表面上通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)制备电子器件级单晶金刚石的预生长过程在MPCVD室中、在约700℃至约1200℃的温度下发生，其中在所述MPCVD室中的气氛仅包含约1％至约15％CH4每单位H2的混合物或具有约1％至约50％O2每单位CH4的一些额外的混合物。
第四步骤包括在该低晶体缺陷密度金刚石表面层的顶部上生长电子器件级单晶金刚石。生长电子器件级单晶金刚石的方法包括控制在MPCVD室中的约700℃至约1200℃的生长表面的温度，其中在所述MPCVD室中的压力包括约100至约300torr且其中的气氛包括约0.1％至约15％CH4每单位H2的混合物。
认为电子器件级单晶金刚石的生长速率为约1μm/h至15μm/h。
在本发明的其它实施方案中，第二步骤和第三步骤可重复多于一次以便获得所需和最佳的结果。
在电子器件级单晶金刚石的预生长和生长的整个过程中，通过确保进行金刚石生长的MPCVD室显著不含氮气来很好地控制杂质的并入。另外，在本发明的一个优选实施方案中，气体前体也很好地被纯化，使得总杂质少于500ppb。在其它实施方案中，杂质可少于1ppm。
认为所述方法制备了具有下文所述特性的电子器件级单晶金刚石。
根据本发明的一个方面，所述电子器件级单晶金刚石包括在至少0.2V/μm的偏场时100％的电荷收集效率(CCE)，如图2中所示。电荷收集效率(CCE)是检测到的总电荷与通过α镅源形式的辐射源产生的总电荷之比。通过MPCVD工艺制备的电子器件级单晶金刚石的测量的电荷收集距离受到样品厚度的限制。当使用β辐射源(锶90Sr)形式的辐射源时，1000μm的收集距离可在200V电偏压下获得。
根据本发明的一个方面，所述电子器件级单晶金刚石展现低氮水平。该低氮水平在图6中的光致发光光谱和图9中的典型的FTIR光谱中确定。在本发明的一个优选实施方案中，不存在单取代氮中心[N-C]0的信号，其表明使用FTIR所述单取代氮中心的浓度<100ppb和使用在270nm处的UV-VIS吸收光谱所述单取代氮中心的浓度<100ppb，使用电子顺磁共振(EPR)所述单取代氮中心的浓度通常<30ppb。
如图9中的典型的FTIR光谱中所示，当红外透射率大于70％(其接近金刚石的理论要求)时，不存在2500cm-1至3400cm-1的红外(IR)光谱范围内的C-H伸缩吸收和氢相关振动。在本发明的一个优选实施方案中，取代氮具有以下值：[NVH]0＝3123cm–1、Ns+＝1332cm-1和Ns0＝1344cm-1，并且氢相关振动具有2500cm-1至3400cm-1的值。
在其它实施方案中，氮的水平可通过其它合适的实验技术来定量。
根据本发明的一个方面，电子器件级单晶金刚石还展现<50ppb的硅相关空位浓度。如由金刚石测量的UV-VIS光谱的图中所示的使用光致发光光谱的<50ppb的硅相关空位浓度显示于图10中。在本发明的一个优选实施方案中，不存在738nm处的硅相关空位峰(SiV)、637nm处的氮相关空位峰(NV-)的踪迹。
在本发明的一个优选实施方案中，通过MPCVD工艺制备的电子器件级单晶金刚石在室温下的电阻大于1x1015Ω，如由I-V测量所获得。C-V测量显示可容易地获得小于2pF的电容。电容接近理论极限。
根据本发明的一个方面，在室温下，对于电子和空穴两者而言，分别地，电子器件级单晶金刚石具有大于1800cm2/Vs的低场电子迁移率μ0,e和大于2600cm2/Vs的低场空穴迁移率μ0,h。电子和空穴的饱和速度(vsat)分别为vsat,e>1.0×107cm/s和vsat,h>1.4×107cm/s。金刚石的载流子迁移率和漂移速度通过瞬态电流技术(TCT)获得，如图3中所示。可获得电子的载流子寿命(τ)τe>20.0ns，而空穴的载流子寿命τh>25.0ns，如图4中的图中所示。
在本发明的一个优选实施方案中，电子器件级单晶金刚石的电荷信号分布具有朗道分布曲线形状，其中电荷信号分布的最大概然峰取决于电子器件级单晶金刚石中的缺陷和杂质的密度。来自电荷(正朗道)信号分布的半峰全宽(FWHM)与最大概然峰(MP)之比(FHWM/MP)小于0.3。由电子器件级单晶金刚石检测器测量的电荷信号分布在其暴露于锶(90Sr)辐射源形式的辐射源时获得，显示于图5中。
图11显示在本发明的一个优选实施方案中，具有几乎相同的荧光强度(杂质)水平的基于金刚石的检测器的三(3)种样品的荧光光谱。插图显示由这3种样品在0.8V/μm偏场下获得的241Am能谱。数据用具有振幅A的负朗道分布拟合，以便获得用于CCE计算的最大概然峰(x0)。能谱的宽度提供基于金刚石的检测器的能量分辨率响应，其可从参数B获得。拟合结果在插图处以FWHM/宽度标记进行描绘。如所示，虽然3种样品的荧光强度(杂质)水平相同，但是三种基于金刚石的检测器的CCE水平不相同。
图12显示三种样品的x-射线摇摆曲线(RC)宽度的图谱伴随其各自的直方图。具有较宽的RC宽度分布和较高的平均RC宽度的样品17显示CCE的降低，尽管其在三种样品中具有最低的荧光强度(杂质)。当RC宽度分布扩大时，FHWM/MP变宽。小于4.0微弧度的RC宽度分布可获得小于0.7％的能量分辨率。
当电子器件级单晶金刚石检测器暴露于镅(241Am)辐射源形式的辐射源时，来自电荷(负朗道)信号分布的半峰全宽(FWHM)与最大概然峰(MP)之比为FHWM/MP<3.0％，显示于图12中。
该结果表明基于金刚石的检测器的能量分辨率最受RC宽度分布值的影响。RC宽度分布越小，CCE越高，如图12中所示。
因此，当基于金刚石的检测器的能量分辨率低时，电子器件级单晶金刚石具有低晶格缺陷，其对应于小的摇摆曲线(RC)宽度分布，这导致高CCE。如图12中所示，当RC宽度分布为3.43时，样品S15具有100％的CCE，该RC宽度分布比其它样品的RC宽度分布低。
因此，RC宽度分布是用于进一步评估电子器件级单晶金刚石的电子性能(即CCE)的方法。但是，这样的方法仅限用于已经具有非常低的杂质的金刚石。因此，RC宽度以及超低荧光在制造良好的基于金刚石的检测器方面发挥非常重要的作用。
在本发明的一个优选实施方案中，二阶拉曼峰(～596nm)与带负电的氮空位(NV-＝637nm)和硅空位(SiV＝738nm)的光致发光线之比大于2.5，如图6中的光致发光光谱中所示。光致发光光谱在室温(295K)下从514.5nm氩激发源获得。488nm激光激发下的低温(77K)光致发光不显示490-900nm范围内的任何可见缺陷或荧光强度(杂质)。所有的峰相对于552nm处的拉曼一阶线进行归一化。因此，低荧光强度(杂质)在488nm激光激发下的低温(77K)光致发光不显示490nm至900nm范围内的任何可见缺陷时确定，借此光致发光光谱在室温(295K)下从514.5nm氩激发源获得。
根据本发明的一个方面，制备了具有高达2500μm厚度的电子器件级单晶金刚石。在本发明的一个优选实施方案中，具有小于2500μm厚度的金刚石种子层可附着于基底上。
除了影响电子器件级单晶金刚石的电子性质的杂质以外，发现晶格缺陷和位错通过在缺陷位点处捕获辐射产生的电荷来降低载流子寿命。在本发明的优选实施方案中，本发明的电子器件级单晶金刚石具有非常窄的平均摇摆曲线宽度，其在至少90体积％的电子器件级单晶金刚石中不超过40微弧度，如图7中的摇摆曲线的图谱中所示。相应的摇摆曲线宽度分布以直方图形式展示。通常，较小的摇摆曲线宽度(较暗区域)表明良好的晶格结构，而较大的摇摆曲线宽度(较亮区域)表明晶格缺陷。这对于不同的晶面(220)、(331)、(400)而言是正确的。
显示几乎不存在较亮区域的正交偏振图像表明所述电子器件级单晶金刚石具有显著低的应力和低晶格缺陷，如图8中所示。如所示，未观察到夹杂物和花瓣状结构。其它特性包括低荧光强度(杂质)。
认为电子器件级单晶金刚石中的夹杂物以有害的方式影响电子特性。优选夹杂物的单位面积储存密度(aerial density)必须<103/m2以免影响电子器件级单晶金刚石的电子特性。
对于本领域技术人员而言显而易见的是可对如上所述的本发明的优选实施方案作出许多改进、替代和改变，而不偏离本发明的精神和范围。因此，意欲包涵落入所包括的权利要求的范围内的所有此类改进、替代和改变。

Claims (19)

1.一种利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)工艺制备电子器件级单晶金刚石的方法，其包括：
(a)选择具有预定取向的金刚石种子或基底，
(b)从所述金刚石种子或基底清洁和/或蚀刻非金刚石相和其它引起的表面损伤，借此该步骤可进行一次或更多次，
(c)在清洁/蚀刻过的金刚石种子或基底上生长一层极其低晶体缺陷密度金刚石表面，借此该步骤可进行一次或更多次，和
(d)在该低晶体缺陷密度金刚石表面层的顶部上生长电子器件级单晶金刚石。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金刚石种子或基底具有{100}的取向。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤(a)包括察看100X的高倍光学图像以检查表面缺陷、抛光引起的缺陷、蚀刻凹陷和夹杂物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(a)进一步包括随后在所述金刚石种子上进行正交偏振成像以检查由应变产生的任何晶格缺陷的存在，并进行所述基底的晶轴检查以确保相对于{100}取向轴的偏轴角不超过3度，并且若需要，蚀刻顶表面以露出和/或除去所述表面损伤，以降低总体缺陷密度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(b)进一步包括通过在具有大于300℃的温度的沸腾酸浴中清洁所述基底，并随后经历不同的等离子体蚀刻30至180分钟来从所述基底除去非金刚石相，和随后通过微波等离子体化学气相沉积(CVD)进行酸清洁过的金刚石衬底的等离子体蚀刻，所述等离子体蚀刻包括在具有约100至300torr的压力的气氛的MPCVD室中，蚀刻温度为约700℃至约1200℃，其中在所述MPCVD室中的气氛包含约0.1％至约10％的氧气每单位氢气。
6.根据权利要求5所述的方法，其中用于金刚石制备的等离子体蚀刻方法在显著不含氮气的MPCVD室中进行，并且所述MPCVD室包含气体前体，其被很好地纯化，使得总杂质少于500ppb。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(c)进一步包括在所述金刚石种子的生长表面上通过微波等离子体化学气相沉积(CVD)制备电子器件级单晶金刚石的预生长过程，所述预生长过程在MPCVD室中、在约700℃至约1200℃的温度下发生，其中气氛仅包含约1％至约15％CH4每单位H2的混合物或具有约1％至约50％O2每单位CH4的一些额外的混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(d)进一步包括控制在MPCVD室中的约700℃至约1200℃的生长表面的温度，其中压力包括约100至约300torr且气氛包括约0.1％至约15％CH4每单位H2的混合物，其中电子器件级单晶金刚石的生长速率为约1μm/h至15μm/h。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过确保进行金刚石生长的MPCVD室显著不含氮气，以及还通过确保气体前体被很好地纯化使得总杂质少于500ppb来很好地控制杂质的并入。
10.一种电子器件级单晶金刚石，其包括：
在偏场为至少0.2V/μm时100％的电荷收集效率(CCE)，
通过以下所定义的低氮水平：不存在单取代氮中心[N-C]0的信号，其表明使用FTIR所述单取代氮中心的浓度<100ppb，使用在270nm处的UV-VIS吸收光谱所述单取代氮中心的浓度<100ppb，使用电子顺磁共振(EPR)所述单取代氮中心的浓度通常<30ppb，当在FTIR光谱中红外透射率大于70％时不存在2500cm-1至3400cm-1的红外(IR)光谱范围内的C-H伸缩吸收和氢相关振动，和
通过使用光致发光光谱在738nm处的硅相关空位峰(SiV)、在637nm处的氮相关空位峰(NV-)的踪迹的不存在所定义的<50ppb的硅相关空位浓度。
11.根据权利要求10所述的电子器件级单晶金刚石，其中所述取代氮具有以下值：[NVH]0＝3123cm–1、Ns+＝1332cm-1和Ns0＝1344cm-1，并且所述氢相关振动具有2500cm-1至3400cm-1的值。
12.根据权利要求10或11所述的电子器件级单晶金刚石，其中所述金刚石包括具有如由I-V测量获得的大于1x1015Ω的电阻，并且所述金刚石在室温下对于电子和空穴而言具有大于1800cm2/Vs的低场电子迁移率μ0,e和大于2600cm2/Vs的低场空穴迁移率μ0,h。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的电子器件级单晶金刚石，其中电子和空穴的饱和速度(vsat)分别为vsat,e>1.0×107cm/s和vsat,h>1.4×107cm/s，并且对于电子而言，载流子寿命(τ)τe>20.0ns，而对于空穴而言，载流子寿命τh>25.0ns。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的电子器件级单晶金刚石，其进一步具有呈朗道分布曲线形状的电荷信号分布，其中所述电荷信号分布的最大概然峰取决于所述电子器件级单晶金刚石中的缺陷和杂质的密度，并且来自电荷(朗道)分布的半峰全宽(FWHM)与所述最大概然峰(MP)之比(FHWM/MP)小于0.3。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的电子器件级单晶金刚石，其进一步具有通过基于所述金刚石的检测器的低能量分辨率所定义的低晶格缺陷，其对应于小的摇摆曲线(RC)宽度分布，所述分布导致高CCE。
16.根据权利要求15所述的电子器件级单晶金刚石，其中所述摇摆曲线(RC)宽度分布小于4.0微弧度，其用于获得小于0.7％的能量分辨率，其中所述能量分辨率的低百分比对应于来自电荷(负朗道)信号分布的半峰全宽(FWHM)与最大概然峰(MP)之比FHWM/MP的低值，其中当所述电子器件级单晶金刚石检测器暴露于镅(241Am)辐射源形式的辐射源时FHWM/MP<3.0％。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的电子器件级单晶金刚石，其进一步包括通过490nm至900nm范围内不显示任何可见缺陷的488nm激光激发下的低温(77K)光致发光所定义的低荧光强度(杂质)，借此所述光致发光光谱自室温(295K)下的514.5nm氩激发源获得。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的电子器件级单晶金刚石，其中具有高达2500μm厚度的金刚石种子层附着于基底上，并且所述金刚石具有非常窄的平均摇摆曲线宽度，其在至少90体积％的所述金刚石中不超过40微弧度。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的电子器件级单晶金刚石，其进一步具有<103/m2的夹杂物单位面积储存密度。
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