一种单晶金刚石及制备方法

技术特征：
1.一种单晶金刚石的制备方法，其特征在于，包括步骤：s1、在衬底上制备金刚石成核层；s2、在所述金刚石成核层上外延生长晶面取向均一、且表面凹凸不平的多晶金刚石层；s3、在所述多晶金刚石层的凹凸不平的表面上外延生长金属铱；s4、对所述金属铱进行表面抛光处理，以露出所述多晶金刚石层与所述金属铱交错分布的平面，形成复合衬底；s5、在所述复合衬底上生长单晶金刚石。2.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤s1包括：在所述衬底上旋涂纳米晶金刚石，旋涂转速为300～1000r/min，所述纳米晶金刚石的晶粒尺寸为10～100nm，形成所述金刚石成核层。3.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述衬底包括硅、蓝宝石、碳化硅中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，硅衬底的直径为5～100mm，厚度为1～3mm。5.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤s2包括：在ch4流量为15～30sccm，h2流量为300～600sccm，n2流量为0.3～0.6sccm，压强为70～120torr，功率为4000～6000w，生长温度为850～1100℃的条件下，在所述金刚石成核层上外延生长所述多晶金刚石层。6.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述多晶金刚石层的晶面包括(100)面、(111)面或(110)面，厚度为0.05～1mm。7.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤s3包括：在所述多晶金刚石层的表面利用磁控溅射的方法以0.5～2nm/s的速率沉积一层0.1～3μm的金属铱。8.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤s5包括：利用化学气相沉积法，以ch4流量为15～30sccm，h2流量为300～600sccm，n2流量为0～0.6sccm，压强为110～150torr，功率为5000～6000w，生长温度为950～1200℃的条件，在所述复合衬底表面生长所述单晶金刚石。9.根据权利要求1所述的单晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述单晶金刚石的厚度为0.1～1mm。10.一种单晶金刚石，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明涉及一种单晶金刚石及制备方法，其制备方法包括步骤：S1、在衬底上制备金刚石成核层；S2、在金刚石成核层上外延生长晶面取向均一、且表面凹凸不平的多晶金刚石层；S3、在多晶金刚石层的凹凸不平的表面上外延生长金属铱；S4、对金属铱进行表面抛光处理，以露出多晶金刚石层与金属铱交错分布的平面，形成复合衬底；S5、在复合衬底上生长单晶金刚石。该制备方法在晶面取向均一的多晶金刚石表面即可形核，避免传统单晶金刚石异质外延过程中形核阶段对衬底直流偏压的需要，且所形成的单晶金刚石晶体取向均一，质量较高，从而实现了与现有设备的兼容，降低了工艺复杂度，提高了成品率。提高了成品率。提高了成品率。


技术研发人员：任泽阳 丁森川 张金风 苏凯 马源辰 李俊鹏 张进成 郝跃
受保护的技术使用者：西安电子科技大学芜湖研究院
技术研发日：2022.01.05
技术公布日：2022/5/25