Алмазные вискеры со структурой «сердцевина-оболочка»: эволюция формы и размеров при заращивании и легировании германием в СВЧ плазме

Abstract

Монокристальные алмазные вискеры представляют большой интерес для применений в фотонике (усиление люминесценции центров окраски, таких, как азот-вакансия NV) и электронике (гетероэпитаксиальное осаждение CVD алмаза с низкой плотностью дислокаций). Стандартно вискеры получают травлением алмазной подложки в индуктивно-связанной плазме (ICP) c маской в виде островков металлов, нитридов. Мы получили более сложные структуры типа “сердцевина-оболочка” (core-shell) путем наращивания оболочки из CVD алмаза на вискерах из монокристалла HPHT (high-pressure high- temperature) алмаза. Метод позволяет управлять размером и формой вискеров, и легировать их. Первичные вискеры диаметром 300-500 нм и высотой 5 мкм сформированы травлением монокристалла с ориентацией (100) в плазме ICP (Ar/O2) с маской в виде островкового молибдена. Затем в СВЧ-плазмохимическом реакторе в газовой смеси CH4/H2/GeH4 наносили оболочку из CVD алмаза толщиной около 200 нм. Спектры фотолюминесценции c полосой дефекта GeV на 602 нм подтвердили факт легирования германием. Методами SEM, TEM и спектроскопии КР исследована геометрия и структура оболочки, охарактеризованы дефекты в ней. Метод получения структур «сердцевина-оболочка» является версией латерального эпитаксиального наращивания (ELO), и потенциально может быть использован, при корректировке условий роста, для снижения плотности дислокаций в пространстве между тесно расположенными вискерами