Effect of substrate bias on the growth behavior of iridium on A-plane sapphire using radio frequency sputtering at low temperatures

Noble metal clustering and nanopillar formation in an oxide matrix

“…Palladium can be used in selfregenerating catalysts 38) where the Pd metal may be reversibly reduced or oxidized, depending on the environment, 39) while chromium can form an unusual antisite substitution structure at the perovskite interface. 40,41) For most noble metals, such as Pd, 42) Ag, 43) Au, 44) Mo, 45) Ir, 46,47) and Pt, 48) clusters with well-defined shapes can be expected when a metal is evaporated onto an oxide surface in vacuum. The cluster shape of all metals considered here is determined primarily by the differences of the surface energies of the various faced-centered-cubic structure crystal facets.…”

Heteroepitaxial Growth of Single Crystal Diamond Films on Iridium: Procedure and Mechanism

“…无 机 材 料 学 报 第 34 卷 5.6 GPa) [11][12] 条件, 制备的单晶金刚石杂质含量较 多, 且尺寸难以超过 1 cm 3 。 CVD 法包括同质外延和异质外延两种。侧向生 长是在籽晶<100>晶面的不同侧面反复外延的一种 同质外延方法, Mokuno 等 [13] 利用侧向生长法获得 了尺寸为 12.6 mm×13.3 mm×3.7 mm 的单晶金刚石, 但籽晶尺寸和反复生长次数都会限制金刚石的尺 寸。另一种同质外延方法是马赛克拼接法, 利用经 Yamada 等 [14][15] 改进后的马赛克拼接法可得到尺寸 为 40 mm×60 mm 的单晶金刚石晶片, 但接缝处的 生长缺陷会延伸至晶片内部, 影响晶片质量。 目前在铱衬底上异质外延单晶金刚石是解决上 述问题的一种可行方法。因此, 一些研究机构和团队 开始进行大尺寸单晶金刚石异质外延制备的研究, 奥格斯堡大学的 Schreck 等 [16] 在 Ir(100)衬底上利用 异质外延法制备了直径达 92 mm 的单晶金刚石。国 内也有高校对异质外延法制备大尺寸单晶金刚石开 展了初步实验研究 [17][18][19][20] 。异质外延单晶金刚石的技 术关键是衬底的选择与金刚石的形核和生长, 本 文将综述这两个方面近年来的研究进展, 并指出异 质外延金刚石理论和实验中亟待解决的问题。 1 基于铱(Ir)的不同衬底结构 一般来说, 选择合适的金刚石异质外延衬底需 考虑衬底的物理性质、化学性质、晶格失配度、尺 寸等因素 [21] 。为寻找最佳的金刚石异质外延衬底, 研究者们研究了 Si [22][23][24] 、c-BN [25][26] 、Pt [27] 、Ni [28][29] 、 SiC [30][31] 图 1 不同衬底上异质外延生长的金刚石的表面形貌 [32][33][34] Fig. 1 Heteroepitaxial diamond growth on different substrate materials [32][33][34] 变化十分敏感, 当碳原子浓度增加时, Ir 衬底中的 碳原子迅速失稳析出, 该溶解-析出过程导致衬底 表面形貌快速变化, 有利于金刚石晶粒在 Ir 衬底表 面的平移和旋转从而快速达到一致取向 [35] 。 除极少数专利使用纯 Ir 金属片作为衬底 [36] 外, 其他报道中均使用 Ir 薄膜作为金刚石异质外延衬 底。 Ir 薄膜可以利用磁控溅射 [37][38] 、 脉冲激光沉积 [39] 、 电子束蒸镀 [40] 、分子束外延 [41] 等方法制备, 一般外 延于 MgO [42] 、SrTiO 3 [43] 和蓝宝石 [44] 等氧化物单晶 上。由于金刚石和这些金属氧化物之间热膨胀系数 的差异, 在达到金刚石薄膜外延温度(950 ℃以上) 时, 单晶氧化物衬底上沉积的金刚石薄膜中的热应 力 σ xx 达到-4~-8 GPa, 金刚石薄膜在生长至微米级 厚度之后极易脱落 [45]…”