一种用于金刚石生长的工作台及金刚石生长装置的制作方法

本公开涉及金刚石材料生长，尤其涉及一种用于金刚石生长的工作台及金刚石生长装置。

背景技术：

1、金刚石以其优异的物理化学性质被广泛应用在不同的领域中，目前研究人员常采用微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor depositiondiamond，mpcvd)装置制备金刚石材料。

2、mpcvd装置包括反应腔室与工作台，在反应腔室中激发出的等离子球体能够将反应腔室中的气体电离，电离后的等离子体在工作台的衬底上沉积，生长出金刚石材料。

3、采用mpcvd装置制备得到的金刚石材料的生长尺寸受到等离子球体尺寸的限制，例如，等离子球体尺寸越大，生长出的金刚石材料尺寸越大，但是随着等离子球体尺寸的增大，等离子球体的能量密度逐渐下降，生长速率将会变慢，且制备出的金刚石材料质量较差。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供一种用于金刚石生长的工作台及金刚石生长装置，旨在能够高质量、快速率、大尺寸的生长金刚石材料。

2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种用于金刚石生长的工作台。该工作台包括承载装置和样品托。样品托用于承载衬底，样品托和衬底设置于用于提供微波等离子球体金刚石生长环境的反应腔室中。承载装置用于沿第一方向和/或第二方向移动样品托，以使衬底相对反应腔室中激发出的等离子球体沿第一方向和/或第二方向移动；第一方向和第二方向交叉。

4、本申请提供的工作台中的承载装置能够驱动样品托沿第一方向和/或第二方向移动，由于样品托承载有衬底，所以相对于在反应腔室的固定位置处激发出的等离子球体，衬底也能够沿第一方向和/或第二方向移动，使得电离后的等离子体能够在衬底的各个位置处沉积，从而达到大尺寸生长金刚石材料的目的。在现有技术中，等离子球体的大小大于或等于衬底的尺寸，而本申请提供的工作台，由于衬底能够随着承载装置的移动而与等离子球体进行相对运动，所以衬底的尺寸不再局限于等离子球体的大小。因此当等离子球体变小时，更高的能量密度能够使衬底上以更快速率生长出更高质量的金刚石材料。

5、作为一种可能的实现方式，承载装置包括第一导轨、第二导轨以及第三导轨。第一导轨包括相对的第一端和第二端，第一导轨沿第一方向延伸，样品托与第一导轨连接，且能够沿第一导轨移动。第二导轨与第一导轨的第一端连接，沿第二方向延伸。第三导轨与第一导轨的第二端连接，沿第二方向延伸，第一导轨能够沿第二导轨和第三导轨移动。

6、作为一种可能的实现方式，承载装置还包括第一滑块和第二滑块。第一滑块和第二滑块分别设置在第一导轨的第一端和第二端，第一导轨的第一端通过第一滑块与第二导轨连接，第一导轨的第二端通过第二滑块与第三导轨连接。第一滑块能够沿第二导轨移动，第二滑块能够沿第三导轨移动。

7、作为一种可能的实现方式，承载装置还包括第一电机和第二电机。第一电机与样品托连接，第一电机被配置为驱动样品托沿第一导轨移动。第二电机与第一滑块和/或第二滑块连接，第二电机被配置为控制第一滑块和/或第二滑块沿第二方向移动。

8、作为一种可能的实现方式，工作台还包括控制器。控制器与第一电机连接，控制器还与第二电机连接，控制器被配置为控制第一电机的转速，以控制样品托在第一方向上的移动速度和移动精度。控制器被配置为控制第二电机的转速，以控制样品托在第二方向上的移动速度和移动精度。

9、作为一种可能的实现方式，样品托在第一方向上的移动范围小于或等于衬底在第一方向上的尺寸，样品托在第二方向上的移动范围小于或等于衬底在第二方向上的尺寸。

10、作为一种可能的实现方式，样品托包括相对的上表面和下表面，上表面开设有凹槽，衬底设置于凹槽内。

11、作为一种可能的实现方式，样品托的材质包括钼。

12、第二方面，提供一种金刚石生长装置，包括微波发生装置、微波调节装置、反应腔室以及如第一方面及第一方面下多种可能的实现方式中的工作台。其中，微波发生装置被配置为发出微波。微波调节装置，与微波发生装置连接，微波调节装置被配置为根据微波，在反应腔室中激发出等离子球体。工作台设置在反应腔室中。

13、作为一种可能的实现方式，反应腔室内生成的等离子球体的直径小于或等于衬底在第一方向和/或第二方向上的尺寸。

14、可以理解地，第二方面及其可能的实现方式所能达到的有益效果可参考第一方面的有益效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.一种用于金刚石生长的工作台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，所述承载装置包括：

3.根据权利要求2所述的工作台，其特征在于，所述承载装置还包括：

4.根据权利要求3所述的工作台，其特征在于，所述承载装置还包括：

5.根据权利要求4所述的工作台，其特征在于，所述工作台还包括：

6.根据权利要求1-5中任一项所述的工作台，其特征在于，所述样品托在第一方向上的移动范围小于或等于所述衬底在第一方向上的尺寸；所述样品托在第二方向上的移动范围小于或等于所述衬底在第二方向上的尺寸。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的工作台，其特征在于，所述样品托包括相对的上表面和下表面，所述上表面开设有凹槽，所述衬底设置于所述凹槽内。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的工作台，其特征在于，所述样品托的材质包括钼。

9.一种金刚石生长装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的金刚石生长装置，其特征在于，所述反应腔室内生成的等离子球体的直径小于或等于所述衬底在第一方向和/或第二方向上的尺寸。

技术总结本申请提供了一种用于金刚石生长的工作台及金刚石生长装置，涉及金刚石材料生长技术领域，旨在能够高质量、快速率、大尺寸的生长金刚石材料。所述工作台包括样品托和承载装置。样品托用于承载衬底。样品托和衬底设置于用于提供微波等离子球体的反应腔室中。承载装置与样品托连接，用于沿第一方向和/或第二方向移动样品托，以使衬底相对反应腔室中激发出的等离子球体沿第一方向和/或第二方向移动，第一方向和第二方向交叉。通过承载装置第一方向和/或第二方向移动，从而带动衬底的移动，使得电离后的等离子体能够在衬底的各个位置处沉积，衬底的尺寸不再局限于等离子球体的大小，能够根据更大的衬底生长出更大尺寸的金刚石材料。技术研发人员：崔新春,万玉喜,胡浩林,曾威受保护的技术使用者：深圳平湖实验室技术研发日：20231130技术公布日：2024/9/19