CN111663179A - 用于单晶金刚石生长的晶种托 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于单晶金刚石生长的晶种托，其中，所述晶种托上表面(7)为凹球面，所述凹球面中心具有贯穿孔(5)，所述贯穿孔底部放置晶种垫(6)。本发明提供的晶种托可控制等离子体范围以获得更均匀的能量密度，从而使得单晶金刚石晶种具有更好的生长效果，生长速率达到20μm/h～30μm/h，并能够保证生长模式为层状模式。本发明提供的晶种托适用于不同厚度的单晶金刚石晶种，且方便拆卸清洗和重复利用。

Description

用于单晶金刚石生长的晶种托
技术领域
本发明涉及一种用于单晶金刚石生长的晶种托。具体地，本发明涉及一种用于微波等离子体化学气相沉积法单晶金刚石生长的晶种托。
背景技术
采用微波等离子体化学气相沉积生长单晶金刚石时的生长条件苛刻，特别是等离子体对生长效果的影响显著。目前所用晶种托上表面为平面，导致晶种上方等离子体不均匀，生长质量较差。晶种放置位置为凹坑。导致生长后凹坑内多晶无法去除，晶种底部无定形碳难以清理，重复利用性差。凹坑深度不可调，对晶种厚度要求高，使用范围受限严重。
发明内容
本发明的目的是解决上述提出的问题，使单晶金刚石生长过程中晶种上方等离子体密度均匀，提高单晶金刚石生长速率和生长质量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供一种用于单晶金刚石生长的晶种托，其中，所述晶种托上表面为凹球面，所述凹球面中心具有贯穿孔，所述贯穿孔底部设有晶种垫。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述晶种托下部为圆柱，上部为圆台。
本发明人出乎意料地发现，通过将用于单晶金刚石生长的晶种托上部设计成圆台，圆台上表面设计为凹球面，能够在单晶金刚石生长的过程中集中等离子体，从而解决了单晶金刚石生长过程中生长速率较慢，生长质量较差的技术难题。
在本发明的用于单晶金刚石生长的晶种托中，将贯穿孔作为晶种槽，并以滑配的方式设置晶种垫，方便生长后晶种托的清理，解决了晶种托不易重复利用的难题。另外，本发明适用于更多晶种厚度。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述晶种托的高度为4mm～10mm。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述圆柱的直径为30mm～45mm，所述圆柱的高度为3mm～9mm。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述圆台的高度为1mm～2mm，圆台上表面直径为20mm～35mm。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述凹球面曲率半径不小于113mm。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述贯穿孔为正方形孔，所述晶种垫为正方形垫，用于控制单晶金刚石晶种表面到所述贯穿孔上边缘的距离。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述晶种垫(6)以滑配的方式置于所述贯穿孔(5)内。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述正方形孔边长为5mm～10mm。
优选地，在本发明所述的用于单晶金刚石生长的晶种托中，所述正方形垫边长为4.9mm～9.9mm，厚度为2mm～9mm。
本发明具有如下优点：
本发明提供的晶种托可以控制等离子体的范围以获得更均匀的能量密度，从而使得单晶金刚石晶种具有更好的生长效果，生长速率可以达到20μm/h～30μm/h，并能够保证生长模式为层状模式。本发明提供的晶种托适用于不同厚度的单晶金刚石晶种，且方便拆卸清洗和重复利用。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1是现有晶种托的剖视图；
图2是本发明的晶种托剖视图；
图3是本发明的晶种托俯视图；
图4是本发明的晶种托工作图。
附图标记说明：
1 设备基台
2 样品生长腔体
3 等离子体球
4 单晶金刚石晶种
5 贯穿孔
6 晶种垫
7 晶种托上表面
8 晶种托
具体实施方式
现参考附图，详细说明本发明所公开的用于单晶金刚石生长的晶种托的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“上部”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
图2示出了本发明提供的晶种托的剖视图。图3示出了本发明提供的晶种托的俯视图。图4示出了本发明提供的晶种托的工作图。参考图4，在所示出的实施例中，用于单晶金刚石生长的晶种托置于微波等离子体化学气相沉积设备样品生长腔体2内的设备基台1上。所述晶种托采用金属钼加工成型。等离子体球3位于本发明所述的晶种托的正上方，等离子体球3下部与所述晶种托上表面7曲率一致。等离子体密度均匀，晶种生长时边缘效应降低，生长质量提高。
在本发明提供的一个实施方案中，图4所示的晶种托下部是直径为30mm、高度为3mm的圆柱。当然，在其它实施方案中，所述晶种托下部可以是直径为30mm～45mm中的任意一个数、高度为3mm～9mm中的任意一个数的圆柱。所述晶种托上部是高度为1mm的圆台，所述圆台的上表面直径为20mm。当然，在其它实施方案中，所述晶种托上部可以是高度为1mm～2mm中的任意一个数的圆台，所述圆台的上表面直径可以为20mm～35mm中的任意一个数。所述晶种托上表面7为曲率半径为113mm的凹球面。当然，在其它实施方案中，曲率半径也可以大于113mm。所述凹球面中心具有正方形贯穿孔5。所述贯穿孔5边长为5mm，深度为3mm。所述贯穿孔底部放置正方形晶种垫6，晶种垫6边长为4.9mm，厚度为2.5mm。单晶金刚石晶种4放置于晶种垫6上，单晶金刚石晶种4的边长为3mm，高度为1mm。当然，在其它实施方案中，正方形贯穿孔5和晶种垫6的边长及厚度等参数可以选择其它要求保护的范围内的合理数值。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述晶种托上表面(7)为凹球面，所述凹球面中心具有贯穿孔(5)，所述贯穿孔底部设有晶种垫(6)。
2.根据权利要求1所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述晶种托的高度为4mm～10mm。
3.根据权利要求1所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述晶种托下部为圆柱，上部为圆台。
4.根据权利要求3所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述圆柱的直径为30mm～45mm，所述圆柱的高度为3mm～9mm。
5.根据权利要求3所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述圆台的高度为1mm～2mm，圆台上表面直径为20mm～35mm。
6.根据权利要求1所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述凹球面曲率半径不小于113mm。
7.根据权利要求1所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述贯穿孔(5)为正方形孔，所述晶种垫(6)为正方形垫。
8.根据权利要求7所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述正方形孔边长为5mm～10mm。
9.根据权利要求1所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述晶种垫(6)以滑配的方式置于所述贯穿孔(5)内。
10.根据权利要求7所述的用于单晶金刚石生长的晶种托，其特征在于，所述正方形垫边长为4.9mm～9.9mm，厚度为2mm～9mm。
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