一种制备镍-氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法
专利汇可以提供一种制备镍-氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种制备镍-氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法，属于金刚石气相沉积制备技术领域。利用喷射的射频放电 等离子体 来增强 化学气相沉积 ，实现镍-氮掺杂金刚石制备。将射频放电激发的等离子体以喷射的方式掠射衬底，通过调整工艺参数构建出稳定的等离子体 边界层 ，实现掺杂 原子 浓度的可控沉积；另一方面，利用射频 放电等离子体 电场 温和的特点，来保证多原子组态构型的 稳定性 以及保持衬底上掩模材料规则花样的完整性，从而实现掺杂原子的 定位 沉积。本方法可以满足多原子组态掺杂的要求。优点在于，实现了镍-氮掺杂金刚石的规则分布生长，使掺杂金刚石的分布间距达到50μm的规则化分布。，下面是一种制备镍-氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法专利的具体信息内容。
1.一种制备镍-氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法，其特征在于，镍-氮掺杂金刚石是在射频放电等离子体喷射化学气相沉积系统中进行的；其中采用射频电感耦合放电激发方法产生等离子体，等离子体的成分含有激发态碳原子、碳氢分子、氢原子以及掺杂的镍原子和氮原子，等离子体的电子温度在0.7-2eV；等离子体的喷口几何形状为圆形，面积
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为3-20厘米 ；等离子体的运动轴线平行于水平方向，雷诺数为1200-2400，等离子体以运动轴线与衬底法线夹角为60°～90°的角度掠射衬底表面；衬底为单晶金刚石，其表面具有由难熔金属形成的掩模，衬底的曝露晶面是(100)晶面，以机械镶嵌或者真空钎焊的方
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式固定在具有水冷功能的难熔金属衬底托架上，衬底的尺寸为1～6厘米 ，衬底距等离子体喷口的距离为0.5～1.5厘米，衬底温度在650℃～1300℃之间，反应腔压强在6000～
18000Pa之间。
一种制备镍-氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法
技术领域
背景技术
Teraji,Tokuyuki；Zaiser,Sebastian； 等，Perfect alignment and preferential orientation of nitrogen-vacancy centers during chemical vapor deposition diamond growth on(111)surfaces，APPLIED PHYSICS LETTERS，104(10)(2014)：102407)。
化学气相沉积技术是将要掺杂的原子(或者多原子组态)作为沉积反应的前驱体导入到反应区，在沉积过程中凝聚到金刚石的晶格中，形成原子尺度的掺杂结构。近来，金刚石中一种原子尺度的镍-氮组态掺杂结构被发现在量子性能上有很多优点，是提供量子比特最理想的单光子源(T.Gaebel和J.Wrachtrup，Stable single-photon source in the near infrared,New Journal of Physics，6(2004):98-104)。但是，到目前为止，只有国外一个研究组报道了采用微波法制备的结果(J.R.Rabeau,Y.L.Chin,S.Prawer,等，Fabrication of single nickel-nitrogen defects in diamond by chemical vapor deposition，APPLIED PHYSICS LETTERS 86(2005)：131926)。
发明内容
子体的喷口几何形状为圆形，面积为3-20厘米 。等离子体的运动轴线平行于水平方向，雷诺数为1200-2400，等离子体以运动轴线与衬底法线夹角为60°～90°的角度掠射衬底表面。衬底为单晶金刚石，其表面具有由难熔金属形成的掩模，衬底的曝露晶面是(100)晶面，以机械镶嵌或者真空钎焊的方式固定在具有水冷功能的难熔金属衬底托架上，衬底的
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尺寸为1～6厘米 ，衬底距等离子体喷口的距离为0.5～1.5厘米，衬底温度在650℃～
1300℃之间。反应腔压强在6000～18000Pa之间。
具体实施方式
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