Латеральное эпитаксиальное наращивание монокристальных алмазных слоев в СВЧ-плазме сквозь поры в маске из наносфер SiO2 на алмазной подложке

Abstract

Латеральное эпитаксиальное наращивание (epitaxial lateral overgrowth - ELO), основанное на росте кристаллических пленок сквозь узкие каналы в инертной маске, используется для снижения плотности дислокаций, распространяющихся от границы пленка-подложка, а частности при синтезе GaN. При боковом росте дислокации, направленные, как правило, по нормали к подложке, образуются реже. Мы реализовали процесс ELO при осаждении монокристаллического алмаза с использованием самоорганизующейся нанопористой маски из упорядоченных наносфер SiO2 со структурой опала. Маска, состоящая из двух монослоев сфер SiO2 (диаметром ~240 нм), осаждена на подложки синтетического алмаза с ориентацией (100). Далее, эпитаксиальный рост алмаза проводили в СВЧ-плазме в смеси CH4-H2-O2. Добавление кислорода в плазму минимизировало травление SiO2 атомарным водородом плазмы. Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии подтверждено, что сформированный сплошной (~4 мкм) слой CVD алмаза поверх маски, является монокристаллическим. Представлен анализ дислокационной структуры пленки, дополненный данными спектроскопии КР и фотолюминесценции. Новый метод ELO перспективен для создания низкодефектных монокристаллов алмаза для электроники и фотоники