1 北京科技大学新材料技术研究院, 北京 100083
2 湘潭大学材料科学与工程学院, 湘潭 411105
金刚石以高导热率、强抗辐射性、高的电子迁移率等优异性能, 成为辐射探测器最合适的材料之一。探测器级的金刚石要求具有极低的杂质含量及位错密度等, 然而实际过程中同时实现杂质和位错的控制十分困难。本研究采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法, 通过前期的参数优化, 在最佳生长温度780 ℃、最佳甲烷浓度5%条件下, 在两个高质量高温高压(HPHT)金刚石衬底样品上进行了MPCVD金刚石生长, 并对衬底和生长层的氮杂质含量与缺陷结构进行了综合表征与分析。电子顺磁共振谱结果表明, 相比两个HPHT衬底样品的氮杂质原子百分数分别为7.1×10-6%和4.04×10-6%, MPCVD生长层的氮杂质原子百分数明显减少, 分别为2.1×10-7%和5×10-8%。由X射线摇摆曲线和白光形貌术测试结果发现, 尽管MPCVD生长过程中引入了部分位错, 使生长层应力增加, 畸变区域较多, 但总体位错与高质量衬底为同一数量级。本研究制备的高纯单晶金刚石有望应用于核辐射探测及半导体领域。
单晶金刚石 氮杂质 位错 白光形貌术 电子顺磁共振 single crystal diamond nitrogen impurity dislocation white light topography electron paramagnetic resonance
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥,230031
2 中国科学院化工冶金研究所,北京,100080
3 中国科学院北京高能物理研究所,北京,100039
4 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,210080
本文报道了应用环境扫描电镜(ESEM)和同步辐射X射线白光形貌术对采用提拉法生长出的Nd:YVO4晶体进行的形貌及生长缺陷的分析,获得了该晶体的开裂表面的ESEM形貌像以及取自晶体肩部和中间部位的(001)面的同步辐射白光形貌像,观察到了位错、包裹物等缺陷,可为生长高质量的Nd:YVO4晶体提供重要的启示.
Nd:YVO4晶体 环境扫描电镜 同步辐射白光形貌术 晶体开裂 晶体缺陷 Nd:YVO4 crystal environmental scanning electron microscopy （ESEM synchrotron radiation white beam X-ray topography crystal crack crystal defects
