способ эпитаксиального выращивания алмаза

Формула изобретения

СПОСОБ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ АЛМАЗА, включающий осаждение углерода на затравочный кристалл алмаза в вакууме, отличающийся тем, что предварительно на затравочный кристалл наносят слой металла-катализатора, а в качестве исходного углерода используют сажу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам выращивания алмаза на алмазную подложку и может быть использовано для увеличения размеров алмаза с целью применения их для различных технически нужд, например в качестве детекторов ядерного излучения в счетчиках быстрых частиц.

Наиболее близким к данному способу по своей технической сущности является способ выращивания алмазов на затравочном кристалле, в котором в качестве исходного сырья используют газовые металлоорганические соединения. Его недостатком является совместный рост алмазной и неалмазной фаз, кроме того, использование токсичных соединений в качестве исходного сырья создает определенные трудности при эксплуатации оборудования.

Целью изобретения является эпитаксиальное наращивание кристалла, содержащего только алмазную фазу.

Цель достигается тем, что в способе эпитаксиального выращивания алмаза, включающем осаждение углерода на затравочный кристалл алмаза в вакууме, предварительно на затравочный кристалл наносят слой металла-катализатора, а в качестве исходного углерода используют сажу.

Способ эпитаксии алмаза был осуществлен на искусственном алмазе, представлявшем монокристалл правильной октаэдрической формы. Поверхность кристалла очищалась в кипящей царской водке. На грани кристалла методом вакуумного напыления был нанесен слой хрома толщиной 4 мкм. Полученный кристалл вместе с исходным сырьем (стабильный изотоп С¹³ в аморфном виде) загружался в кварцевую ампулу и запаивался.

При выборе сырья в виде изотопа С¹³ руководствовались следующими соображениями.

По существующим на сегодня представлениям образование алмазной решетки из атомов углерода происходит в результате каталитического воздействия металла на гибридную электронную связь, которая преобразуется из состояния SP² (характерного для графита) в состояние SP³ (алмаз). По предположению авторов наличие лишнего нуклона в стабильном изотопе С¹³ способствует такому переходу и ускоряет образование алмазной фазы. Имеются литературные данные, указывающие на то, что решетка природных алмазов обогащена изотопом С¹³ по сравнению с другими видами углеродного сырья.

Ампула, содержащая покрытый хромом кристалл и сажу (изотоп С¹³ в аморфном виде), подвергалась отжигу при 700^оС в течение 100 ч. После окончания отжига определялась масса кристалла и снималась дебаеграмма на установке УРС-50И. Каких-либо дополнительных рефлексов по сравнению с исходной не обнаружено. Изменение массы кристалла в результате трех последовательных отжигов представлено в таблице.

Способ имеет ряд существенных преимуществ перед известными. Он позволяет получать кристаллы с высокими оптическими свойствами, что обеспечивается металлической пленкой, окружающей кристалл. Для его осуществления не требуется специального оборудования. Размеры кристалла, на который приходится эпитаксия, не ограничены. (56) Авторское свидетельство СССР N 444448, кл. С 01 В 31/06, 1981.