单晶金刚石异质外延生长过程中的位错行为及其控制工艺研究进展

摘要

位错是异质外延单晶金刚石合成过程中的重要线缺陷,而降低位错密度是金刚石在电子器件领域上应用的显著挑战.本文以降低Ir衬底上异质外延金刚石膜中位错密度为目标,首先对该过程中的位错产生、类型、表征等进行阐释,然后从理论与工艺相结合的角度总结了加剧位错反应(增加外延层厚度,偏轴衬底生长)、除去已有位错(横向外延过度生长,悬挂-横向外延生长,图形化形核生长)及其他方法(三维生长法、金属辅助终止法、采用金字塔型衬底法)在降低金刚石位错密度方面的最新进展,随后结合经典的大失配异质外延半导体体系降低位错的理论,提出了衬底图形化技术、超晶格缓冲层技术和柔性衬底技术等可通过抑制引入位错来进一步降低位错密度的研究方向,最后对本领域的发展现状和未来展望进行了总结.