气体循环直流旋转电弧等离子体喷射动态气相环境下生长金刚石大单晶研究

本项目将研究沉积工艺参数、衬底质量与表面状态、衬底预处理工艺、设备与环境等因素对DC Arc Plasma Jet CVD金刚石大单晶生长的影响规律。阐明在旋转电弧DC Arc Plasma Jet动态气相环境（气体高速流动（相对于微波等离子体CVD））条件下金刚石单晶外延生长行为与机制及与微波等离子体CVD单晶生长的异同。界定DC Arc Plasma Jet CVD金刚石单晶外延生长的条件和范围。优化DC Arc Plasma Jet CVD金刚石单晶生长工艺。获得大尺寸（大于7mm x 7mm）、高质量（达到或优于IIa型天然金刚石单晶）完整分离的金刚石单晶（厚度超过2mm，约2克拉）及其完整的性能表征数据。对DC Arc Plasma Jet制备大尺寸、高质量金刚石单晶的可行性作出评价。

本项目研究了沉积工艺参数（如沉积温度、甲烷浓度）、衬底质量与表面状态、衬底预处理工艺等因素对直流旋转电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石大单晶生长的影响规律，界定了直流旋转电弧等离子体喷射CVD化学气相沉积金刚石单晶外延生长的工艺条件。优化单晶生长工艺参数，通过“生长-加工-生长”的工艺获得了7.5mm×7.5mm×1.4mm的完整分离的CVD金刚石单晶，经激光Raman、PL谱、UV-vis-IR吸收及X-射线双晶摇摆曲线分析，CVD金刚石单晶质量接近天然IIa型钻石。利用生长的CVD单晶片制作了三明治结构金刚石辐射探测器，经I-V特性曲线测试，在电场约1V/µm的情况下，暗电流为0.56nA。.工作中发表论文10篇，其中5篇为SCI索引论文，3篇为EI索引论文，2篇为ISTP索引论文。.培养1名博士研究生，已顺利毕业，并获得工学博士学位。