TW201636464A - 電子裝置等級單晶鑽石及製造其之方法 - Google Patents

電子裝置等級單晶鑽石及製造其之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種利用微波電漿化學氣相沉積(microwave plasma chemical vapour deposition；MPCVD)製程製造電子裝置等級單晶鑽石之方法，其包含：(a)選擇具有預定義定向之鑽石晶種或基板，(b)自該鑽石晶種或基板清潔及/或蝕刻非鑽石相及其他誘發性表面損壞，藉此此步驟可執行一或多次，(c)在該經清潔/經蝕刻鑽石晶種或基板上生長極低晶體缺陷密度鑽石表面之層，藉此此步驟可執行一或多次，以及(d)在該低晶體缺陷密度鑽石表面之該層之上生長電子裝置等級單晶鑽石。

Description

電子裝置等級單晶鑽石及製造其之方法
本發明係關於電子裝置等級單晶鑽石及製造藉由微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)製程生長之電子裝置等級鑽石之方法。
除寶石外，對電子裝置等級單晶鑽石之需求由於其廣泛範圍之科學及工業應用多年來已穩定地增大。和寶石一樣，電子等級單晶鑽石之顯著固有性質係其作為用於工業及科學應用之較佳材料的原因之一。
各種固體基板上之藉由CVD製程之鑽石沉積已在各種專利文件中廣泛描述且亦藉由研究人員廣泛研究並公佈於科學期刊及其他技術文獻中。藉由CVD製程的鑽石生長之過程涉及在若干氣體(H2、Ar、O2、N2、COx、CFx等)之混合物的反應下於固體基板上沉積來源於含碳氣體前驅體(亦即，CxHy(x=1至4))之分解的碳原子。可製造多晶或單晶CVD鑽石且該等鑽石之結晶品質不僅極大地取決於所使用氣體之過程化學，而且亦取決於固體基板之性質及條件。
若干專利文件及科學文獻揭示製造用於輻射波偵測之大的多晶鑽石薄膜之各種方法。此等大的多晶鑽石薄膜之缺點為，由於大大影響鑽石薄膜之電子性質之晶粒邊界之存在，薄膜不僅厚度受限制，而且電 荷收集距離亦受限制。
歐洲專利公開案第EP19830380A2揭示藉由CVD製程製造適用於電子應用之鑽石之方法。然而，咸信此等鑽石之電子性質受微小雜質(>1ppm)及將減小鑽石之電荷收集效率/距離之晶格缺陷之存在的影響。未揭示經由藉由CVD製程充分控制生長過程及嚴格選擇固體基板的基於具有極高再現性之單晶鑽石的較低偏壓場(<0.2V/μm)下之全收集距離的偵測器之製造。
美國專利第7,887,628揭示具有大於2mm厚度之單晶CVD鑽石之層，其中該層具有不大於1ppm之任何單一雜質及不大於5ppm之總雜質含量之位準，藉此雜質不包括同位素形式之氫，且在電子順磁共振(EPR)中，單取代型氮中心[N-C]0之濃度<100ppb。
美國專利申請公開案2013/0202518揭示具有不大於5ppm之任何單一雜質及不大於10ppm之總雜質含量之位準的單晶CVD鑽石，其中雜質不包括同位素形式之氫，且在電子順磁共振(electron paramagnetic resonance；EPR)中，單取代型氮中心[N-C]0<40ppb。
本發明之一目的為提供利用微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)製程製造具有達10×10×2mm3大小且在偏壓場為至少0.2V/μm時亦具有100%之電荷收集效率(CCE)的電子裝置等級單晶鑽石之方法。
生長厚電子裝置等級單晶鑽石之原因係用以防止晶體缺陷(諸如，螺型位錯、晶體平面纏繞、「花瓣狀」缺陷及階梯式生長相關之位錯)之形成。大體而言，此等晶體缺陷在生長期間生長並傳播且最終產生高應力之MPCVD鑽石。已知此等應力降低電荷載流子遷移率及基於鑽石之 偵測器之壽命。本文中所描述之方法包括對鑽石基板進行預生長調節以便抑制晶體缺陷生長及預備實質上沒有晶體缺陷及雜質之基板的步驟。
本發明的其他目的及優勢將自以下描述結合隨附圖式而變得顯而易見，其中，藉助於說明及實例，揭示本發明之具體實例。
根據本發明之第一態樣，提供一種利用微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)製程製造電子裝置等級單晶鑽石之方法，其包含：(a)選擇具有一預定義定向之一鑽石晶種或基板，(b)自該鑽石晶種或基板清潔及/或蝕刻非鑽石相及其他誘發性表面損壞，藉此此步驟可執行一或多次，(c)在該經清潔/經蝕刻鑽石晶種或基板上生長極低晶體缺陷密度鑽石表面之一層，藉此此步驟可執行一或多次，以及(d)在該低晶體缺陷密度鑽石表面之該層之上生長電子裝置等級單晶鑽石。
根據本發明之第二態樣，提供一種電子裝置等級單晶鑽石，其包含：在偏壓場為至少0.2V/μm時為100%之一電荷收集效率(charge collection efficiency；CCE)；一低氮位準，其藉由用於單取代型氮中心[N-C]0之一信號之一不存在定義，該信號指示該等單取代型氮中心之一濃度：使用FTIR，<100ppb，及在270nm下使用UV-VIS吸收光譜法，<100ppb，以及使用電子順磁共振(EPR)，通常<30ppb，當紅外線透射率在一FTIR光譜中大於70%時，2500cm-1至3400cm-1之紅外線(IR)光譜範圍中不存在C-H伸縮吸收及氫相關振動；以及<50ppb之矽相關空位之一濃度，其藉由使用光致發光光譜法在738nm下不存在矽相關空位峰值(SiV)之痕跡、在637nm下不存在氮相關空位峰值(NV-)之痕跡定義。
此隨後大體上描述本發明，但為了幫助理解，現將參考展示本發明之較佳具體實例之隨附圖式。
圖1展示根據本發明之較佳具體實例的在0.8V/μm偏壓場下偏壓的CVD鑽石之頂(紅)層及底(藍)層量測之電荷收集效率(CCE)(CCE=100%)之曲線。能量頻譜係在電子裝置等級單晶鑽石偵測器曝露於呈鋂(241Am)α源形式之輻射源下時獲得。
圖2展示根據本發明之較佳具體實例的隨電場(偏壓電壓/樣本厚度)變化之CCE之曲線。100%之全電荷收集效率係在至少0.2V/μm之偏壓場下獲得。
圖3展示根據本發明之較佳具體實例的在室溫下(295K)漂移速度對電場之曲線。擬合結果展示電洞及電子兩者之低場遷移率及飽和速度。
圖4展示根據本發明之較佳具體實例展示在室溫下(295K)所收集電荷(C)對漂移速度之倒數的曲線。擬合結果展示電洞及電子兩者之載流子壽命。
圖5展示根據本發明之較佳具體實例的當電子裝置等級單鑽石偵測器曝露於呈鍶(90Sr)輻射源形式之輻射源時自電子裝置等級單鑽石偵測器量測之電荷信號分佈。蘭道(landau)擬合結果展示FWHM/MP大致為0.3。
圖6展示根據本發明之較佳具體實例的在室溫下(295K)量測之自514.5nm雷射激發獲得之光致發光光譜。不存在來自氮相關空位及矽相關空位之可見峰值。
圖7展示根據本發明之較佳具體實例的在不同結晶平面上遍及整個樣 本之搖擺曲線寬度之圖。該直方圖展示擺動寬度之窄分佈且至少90%體積之電子裝置等級單晶鑽石位於40微弧度(μRad)以下。
圖8展示根據本發明之較佳具體實例的以40倍放大率拍攝的藉由該方法製造的電子裝置等級單晶鑽石之交叉偏光影像。不存在大的位錯之可見痕跡。然而，存在作為交叉偏光影像中之更亮對比出現之花瓣狀缺陷及內含物。
圖9展示根據本發明之較佳具體實例的電子裝置等級單晶鑽石之典型FTIR光譜之曲線。
圖10展示根據本發明之較佳具體實例的自電子裝置等級單晶鑽石量測之UV-VIS光譜之曲線。如所展示，在UV區域中不存在270nm下的可偵測之氮相關峰值之痕跡及738nm下的矽相關峰值之痕跡。
圖11展示根據本發明之較佳具體實例的具有用於能量解析度相依性研究之類似位準之強度之鑽石的光致發光光譜。當電子裝置等級單晶鑽石偵測器曝露於呈在0.8V/μm偏壓場需啊獲得之鋂(241Am)輻射源形式之輻射源時，插圖展示能量頻譜。使用蘭道等式來擬合該光譜。
圖12展示根據本發明之較佳具體實例的基於鑽石之偵測器之各種樣本之搖擺曲線寬度之圖，及用於平均RC峰值及RC寬度分佈之量化之RC寬度的對應直方圖。
本申請案主張2015年1月14日申請之新加坡臨時申請案第10201500278Y號之權益及優先權，該申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
圖式為圖解的且未按比例繪製。在圖式中，對應於已描述之元件的元件具有相同參考編號。
根據本發明之態樣，提供一種利用微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)製程製造電子裝置等級單晶鑽石之方法。
第一步驟包含選擇具有一預定義定向之一鑽石晶種或基板。在本發明之較佳具體實例中，鑽石晶種或基板之定向為{001}。在本發明之較佳具體實例中，藉由觀看100倍之高放大率光學影像以檢查表面缺陷、拋光誘發缺陷、蝕刻坑及內含物而執行具有預定義定向之基板之選擇。在本發明之另一具體實例中，可使用40倍之高放大率光學影像。在本發明之較佳具體實例中，可對高壓、高溫(High Temperature；HPTH)生長、自然或MPCVD生長鑽石執行交叉偏光成像以檢查由於應變導致之任何晶格不完美之存在。亦執行基板之結晶軸檢查以確保相對於{100}定向軸線之離軸角度不超過3度。必要時，蝕刻基板之頂表面以展現及/或移除表面損壞經執行以減小整體缺陷密度。
第二步驟包含自該鑽石晶種或基板清潔及/或蝕刻非鑽石相及其他誘發性表面損壞。藉由在具有大於300℃溫度之沸騰酸浴中清潔非鑽石相且隨後使非鑽石相經受不同電漿蝕刻歷時30至180分鐘而將非鑽石相自基板移除。藉由微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)之經酸清潔基板之電漿蝕刻涉及具有具約100托至300托之一壓力之一氛圍之一MPCVD腔室中的約700℃至約1200℃之蝕刻溫度，其中該氛圍中包含每單位氫氣約0.1%至約10%氧氣。用於基板製備之電漿蝕刻方法發生於顯著無氮之一MPCVD腔室中。在本發明之較佳具體實例中，MPCVD腔室亦包含經有效純化以使 得總雜質小於500ppb之氣體前驅體。在其他具體實例中，雜質可小於1ppm。
第三步驟包含在該經清潔/經蝕刻鑽石晶種或基板上生長極低晶體缺陷密度鑽石表面之一層。在鑽石晶種之生長表面上藉由微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)製造電子裝置等級單晶鑽石之預生長過程在一MPCVD腔室中於約700℃至約1200℃溫度下發生，其中氛圍中包含僅每單位H2約1%至約15% CH4之一混合物或具有每單位CH4約1%至約50% O2之某一額外混合物。
第四步驟包含在低結晶缺陷密度鑽石表面之該層之上生長電子裝置等級單晶鑽石。生長電子裝置等級單晶鑽石之方法包括控制在MPCVD腔室中的約700℃至約1200℃之生長表面之溫度，其中腔室中的壓力包含約100托至約300托且氛圍中包含每單位H2約0.1%至約15% CH4之混合物。
據認為，電子裝置等級單晶鑽石之生長速率為約1μm/小時至15μm/小時。
在本發明之其他具體實例中，第二及第三步驟可重複一次以上，以便實現所要及最佳結果。
在電子裝置等級單晶鑽石之預生長及生長之整個過程期間，藉由確保鑽石生長發生所在之MPCVD腔室顯著無氮而很好地控制雜質之併入。另外，在本發明之較佳具體實例中，氣體前驅體亦經有效純化以使得總雜質小於500ppb。在其他具體實例中，雜質可小於1ppm。
據認為，該方法製造具有如下文中所描述之特性之電子裝置等級單晶鑽石。
根據本發明之態樣，當偏壓場為至少0.2V/μm時，電子裝置等級單晶鑽石包含100%之電荷收集效率(CCE)，如圖2中所展示。電荷收集效率(CCE)為偵測到之總電荷與藉由呈α鋂源形式之輻射源產生之總電荷之比。藉由MPCVD製程產生之電子裝置等級單晶鑽石之經量測電荷收集距離受樣本厚度限制。當使用呈β輻射源(鍶90Sr)形式之輻射源時，可以200V電偏壓獲得1000μm之收集距離。
根據本發明之態樣，電子裝置等級單晶鑽石展現低氮位準。低氮位準係在圖6中之光致發光光譜中及在圖9中之典型FTIR光譜中判定。在本發明之較佳具體實例中，不存在用於單取代型氮中心[N-C]0之一信號，該信號指示該等單取代型氮中心之一濃度：使用FTIR，<100ppb，及在270nm下使用UV-VIS吸收光譜法，<100ppb，以及使用電子順磁共振(EPR)，通常<30ppb。
如圖9中之典型FTIR光譜中所展示，當紅外線透射率大於接近鑽石之理論要求之70%時，在2500cm-1至3400cm-1之紅外線(IR)光譜範圍中不存在C-H伸縮吸收及氫相關振動。在本發明之較佳具體實例中，該取代氮具有[NVH]0=3123cm-1,Ns+=1332cm-1及Ns0=1344cm-1之值，且該等氫相關振動具有2500cm-1至3400cm-1之一值。
在其他具體實例中，可藉由其他合適的實驗技術來量化氮位準。
根據本發明之態樣，電子裝置等級單晶鑽石亦展現<50ppb之矽相關空位之濃度。在圖10中展示使用光致發光光譜法的<50ppb之矽相關空位之濃度，如自鑽石量測之UV-VIS光譜之曲線中所展示。在本發明之 較佳具體實例中，不存在738nm下的矽相關空位峰值(SiV)之痕跡、637nm下的處氮相關空位峰值(NV-)之痕跡。
在本發明之較佳具體實例中，藉由MPCVD製程製造之電子裝置等級單晶鑽石在室溫下之電阻大於如自I-V量測獲得之1×1015Ω。C-V量測展示小於2pF之電容可容易地獲得。電容非常接近理論極限。
根據本發明之態樣，電子裝置等級單晶鑽石在室溫下具有分別關於電子及電洞兩者的大於1800cm2/Vs之低場電子遷移率μ0,e及大於2600cm2/Vs之低場電洞遷移率μ0,h。電子及電洞之飽和速度(v sat )分別為v sat,e >1.0×107cm/s及v sat,h >1.4×107cm/s。藉由如圖3中所展示之暫態電流技術(TCT)獲得鑽石之載流子遷移率及漂移速度。如圖4中之曲線中所展示，可獲得電子之載流子壽命(τ)(τe>20.0ns)而電洞之載流子壽命(τh>25.0ns)。
在本發明之較佳具體實例中，電子裝置等級單晶鑽石之電荷信號分佈具有蘭道分佈曲線之形狀，在蘭道分佈曲線中，電荷信號分佈之最可能峰值取決於電子裝置等級單晶鑽石中之缺陷及雜質之密度。來自電荷(正蘭道)信號分佈的半峰全幅值(full-width-at-half-maximum；FWHM)與最可能峰值(most probable peak；MP)之比(FHWM/MP)小於0.3。當電子裝置等級單晶鑽石偵測器曝露於呈圖5中所展示之鍶(90Sr)輻射源形式之輻射源時，獲得自電子裝置等級單晶鑽石偵測器量測之電荷信號分佈。
圖11展示本發明之較佳具體實例中的具有幾乎相同位準之螢光強度(雜質)的基於鑽石之偵測器之三個(3)樣本之螢光光譜。插圖展示在0.8V/μm偏壓場下自此等3個樣本獲得之241Am能量頻譜。資料符合 具有振幅A之負蘭道分佈，，以便獲得最可能 峰值(x0)以用於CCE計算。能量頻譜之寬度提供可自參數B獲得的基於鑽石之偵測器之能量解析度回應。在標記為FWHM/寬度之插圖處描繪擬合結果。如所展示，儘管3個樣本之螢光強度(雜質)位準相同，但三個基於鑽石之偵測器之CCE之位準不同。
圖12展示伴隨各別直方圖之三個樣本之x射線搖擺曲線(rocking curve；RC)寬度之圖。具有RC寬度之更寬分佈及更高平均RC寬度之樣本17展示CCE之下降，儘管該樣本在三個樣本中具有最低螢光強度(雜質)。FHWM/MP隨著RC寬度分佈加寬而變寬。對於小於4.0μ弧度之RC寬度分佈，可獲得小於0.7%之能量解析度。
當電子裝置等級單晶鑽石偵測器曝露於呈鋂(241Am)輻射源形式之輻射源時，來自電荷(負蘭道)信號分佈的半峰全幅值(FWHM)與最可能峰值(MP)之比為FHWM/MP<3.0%，如圖12中所展示。
此結果暗示：基於鑽石之偵測器之能量解析度受RC寬度分佈之值影響最大。如圖12中所展示，RC寬度分佈越小，CCE越高。
因此，當基於鑽石之偵測器之能量解析度低時，電子裝置等級單鑽石具有低晶格缺陷，其對應於產生高CCE之小搖擺曲線(RC)寬度分佈。如圖12中所展示，當RC寬度分佈為3.43(該RC寬度分佈低於其他樣本之彼等RC寬度分佈)時，樣本S15具有100%之CCE。
因此，RC寬度分佈為用以進一步評估電子裝置等級單晶鑽石之電子性質(亦即，CCE)之方法。然而，此類方法受限於僅用於具有已經極低雜質之鑽石。因此，RC寬度以及超低螢光在製造良好的基於鑽石之偵測器中發揮極重要作用。
在本發明之較佳具體實例中，如圖6中之光致發光光譜中所展示，第2階拉曼(Raman)峰值(~596nm)與帶負電氮空位(NV-=637nm)及矽空位(SiV=738nm)之光致發光線之比大於2.5。在室溫(295K)下自514.5nm氬激發源獲得該光致發光光譜。488nm雷射激發下之低溫(77K)光致發光不展示490nm至900nm範圍中之任何可見缺陷或螢光強度(雜質)。在552nm下相對於拉曼第一階線正規化所有峰值。因此，當488nm雷射激發下之低溫(77K)光致發光不展示490nm至900nm範圍中之任何可見缺陷時，判定低螢光強度(雜質)，藉此在室溫(295K)下自514.5nm氬激發源獲得光致發光光譜。
根據本發明之態樣，製造具有達2500μm厚度之電子裝置等級單鑽石。在本發明之較佳具體實例中，具有小於2500μm之厚度的鑽石晶種層可附接至基板。
除影響電子裝置等級單晶鑽石之電子性質之雜質外，發現晶格缺陷及位錯藉由在缺陷部位處截獲輻射產生之電荷而減小載流子壽命。本發明之電子裝置等級單晶鑽石具有在至少90%體積之電子裝置等級單鑽石中不超過40微弧度之極窄平均搖擺曲線寬度，如本發明之較佳具體實例中的圖7中之搖擺曲線之圖中所展示。搖擺曲線寬度之對應分佈經顯示為直方圖。大體而言，較小搖擺曲線寬度(較暗區域)指示良好晶格結構且較大搖擺曲線寬度(較亮區域)指示晶格不完美。此對於不同結晶平面(220)、(331)、(400)來說為真實的。
如圖8中所展示，展示較亮區域幾乎不存在之交叉偏光影像指示電子裝置等級單晶鑽石具有實質上低應力及低晶格不完美。如所展 示，未觀測到內含物及花瓣狀結構。其他特性包括低螢光強度(雜質)。
經提供，電子裝置等級單晶鑽石中之內含物以不利方式影響電子特性。較佳地，內含物之空中密度必須<103/m2以免影響電子裝置等級單晶鑽石之電子特性。
對熟習此項技術者來說顯而易見的是，可對如上文所描述的本發明之較佳具體實例做出許多修改、替代方案及變化，而不脫離本發明之精神及範圍。因此，意欲涵蓋屬於所包括之申請專利範圍之範疇內的所有該等修改、替代方案及變化。

Claims (19)

  1. 一種利用微波電漿化學氣相沉積(MPCVD)製程製造電子裝置等級單晶鑽石之方法，其包含：(a)選擇具有預定義定向之鑽石晶種或基板，(b)自該鑽石晶種或基板清潔及/或蝕刻非鑽石相及其他誘發性表面損壞，藉此此步驟可執行一或多次，(c)在該經清潔/經蝕刻鑽石晶種或基板上生長極低晶體缺陷密度鑽石表面之層，藉此此步驟可執行一或多次，以及(d)在該低晶體缺陷密度鑽石表面之該層之上生長電子裝置等級單晶鑽石。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該鑽石晶種或基板具有{100}之定向。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之方法，其中步驟(a)包含觀看100倍之高放大率光學影像以檢查表面缺陷、拋光誘發缺陷、蝕刻坑及內含物。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中步驟(a)進一步包含隨後對該鑽石晶種執行交叉偏光成像以檢查由於應變導致之任何晶格不完美之存在，以及執行該基板之結晶軸檢查以確保相對於該{100}定向軸線之離軸角度不超過3度，且必要時，蝕刻頂表面以展現及/或移除該表面損壞從而減小整體缺陷密度。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中步驟(b)進一步包含藉由在具有大於300℃溫度之沸騰酸浴中清潔非鑽石相且隨後經受不同電 漿蝕刻歷時30至180分鐘而將該等非鑽石相自該基板移除，且隨後藉由微波電漿化學氣相沉積(CVD)執行經酸清潔的鑽石基板之電漿蝕刻涉及具有具約100托至300托之壓力之氛圍之MPCVD腔室中的約700℃至約1200℃之蝕刻溫度，其中該氛圍中包含每單位氫氣約0.1%至約10%氧氣。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中用於鑽石製備之該電漿蝕刻方法發生於顯著無氮之MPCVD腔室中，且該MPCVD腔室包含經有效純化以使得總雜質小於500ppb之氣體前驅體。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中步驟(c)進一步包含用於藉由微波電漿化學氣相沉積(CVD)在該鑽石晶種之生長表面上製造電子裝置裝置等級單晶鑽石之預生長過程，該預生長過程於MPCVD腔室中在約700℃至約1200℃之溫度下發生，其中該氛圍包含僅每單位H2約1%至約15% CH4之混合物或具有每單位CH4約1%至50% O2之某一額外混合物。
  8. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中步驟(d)進一步包含控制MPCVD腔室中的約700℃至約1200℃之生長表面之溫度，其中該壓力包含約100托至約300托且該氛圍包含每單位H2約0.1%至約15% CH4之混合物，其中電子裝置裝置等級單晶鑽石之生長速率為約1μm/小時至15μm/小時。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中雜質之併入係藉由確保該鑽石生長發生所在的該MPCVD腔室顯著無氮及亦藉由確保氣體前驅體經有效純化以使得總雜質小於500ppb而得到良好控制。
  10. 一種電子裝置等級單晶鑽石，其包含：在偏壓場為至少0.2V/μm時為100%之電荷收集效率(CCE)，低氮位準，其藉由用於單取代型氮中心[N-C]0之信號之不存在定義，該信號指示該等單取代型氮中心之濃度：使用FTIR，<100ppb，及在270nm下使用UV-VIS吸收光譜法，<100ppb，以及使用電子順磁共振(EPR)，通常<30ppb，當紅外線透射率在FTIR光譜中大於70%時，2500cm-1至3400cm-1之紅外線(IR)光譜範圍中不存在C-H伸縮吸收及氫相關振動，以及<50ppb之矽相關空位之濃度，其藉由使用光致發光光譜法在738nm下不存在矽相關空位峰值(SiV)之痕跡、在637nm下不存在氮相關空位峰值(NV-)之痕跡定義。
  11. 如申請專利範圍第10項之電子裝置等級單晶鑽石，其中該取代氮具有[NVH]0=3123cm-1,Ns+=1332cm-1及Ns0=1344cm-1之值，且該等氫相關振動具有2500cm-1至3400cm-1之值。
  12. 如申請專利範圍第10項或第11項之電子裝置等級單晶鑽石，其中該鑽石包含具有以自I-V量測獲得之大於1×1015Ω之電阻，且該鑽石在室溫下具有關於電子及電洞的大於1800cm2/Vs之低場電子遷移率μ0,e及大於2600cm2/Vs之低場電洞遷移率μ0,h。
  13. 如申請專利範圍第10項至第12項中任一項之電子裝置等級單晶鑽石，其中電子及電洞之飽和速度(v sat )分別為v sat,e >1.0×107cm/s及v sat,h >1.4×107cm/s，且電子之載流子壽命(τ)τe>20.0ns，而對於電洞，載流子壽命τh>25.0ns。
  14. 如申請專利範圍第10項至第13項中任一項之電子裝置等級單晶鑽石，其進一步具有具蘭道分佈曲線之形狀之電荷信號分佈，在該蘭道分佈曲線中，該電荷信號分佈之最可能峰值取決於該電子裝置等級單晶鑽石中之缺陷及雜質之密度，且來自電荷(蘭道)分佈的半峰全幅值(FWHM)與最可能峰值(MP)之比(FHWM/MP)小於0.3。
  15. 如申請專利範圍第10項至第14項中任一項之電子裝置等級單晶鑽石，其進一步具有藉由基於鑽石之偵測器之低能量解析度定義之低晶格缺陷，其對應於產生高CCE之小搖擺曲線(RC)寬度分佈。
  16. 如申請專利範圍第15項之電子裝置等級單晶鑽石，其中該搖擺曲線(RC)寬度分佈小於4.0μ弧度，該搖擺曲線(RC)寬度分佈用以獲得小於0.7%之能量解析度，其中該能量解析度之該低百分比對應於來自電荷(負蘭道)信號分佈的半峰全幅值(FWHM)與最可能峰值(MP)之該比FHWM/MP的低值，其中當該電子裝置等級單晶鑽石偵測器曝露於呈鋂(241Am)輻射源形式之輻射源時，FHWM/MP<3.0%。
  17. 如申請專利範圍第10項至第16項中任一項之電子裝置等級單晶鑽石，其進一步包含藉由不展示490nm至900nm範圍中之任何可見缺陷的488nm雷射激發下之低溫(77K)光致發光定義的低螢光強度(雜質)，藉此在室溫(295K)下自514.5nm氬激發源獲得光致發光光譜。
  18. 如申請專利範圍第10項至第17項中任一項之電子裝置等級單晶鑽石，其中具有達2500μm之厚度之鑽石晶種層附接至基板，且該鑽石具有在至少90%體積之該鑽石中不超過40微弧度之極窄平均搖擺曲線寬度。
  19. 如申請專利範圍第10項至第18項中任一項之電子裝置等級單晶鑽石， 其進一步具有<103/m2的內含物之空中密度。
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