衬底用单晶金刚石晶格随温度变化的研究

摘要

本文对CVD(Chemical Vapour Deposition,CVD)外延生长中作为衬底的高温高压(HTHP)单晶金刚石进行拉曼光谱测试,利用谱峰半高宽(FWHM)判断了衬底的结晶质量。开展了升温(室温~1000℃)和降温(1000℃~室温)过程中衬底晶格变化的X射线原位测量研究。实验表明:衬底的晶格常数随温度变化而变化,在1000℃时因晶格变化而产生的应力大小为GPa量级。晶格常数在降温过程要比升温过程的数值大,线膨胀系数的计算结果也发现了相同的现象。根据傅里叶红外光谱仪(FT-IR)测试结果推断:造成上述变温过程中晶格变化差异的原因在于样品中氮浓度的不同,其中氮浓度越高,拉曼光谱的半高宽越大,衬底的晶格常数变化越大,线膨胀系数越大。