1.一种金刚石装置或结构(1),包括:
2.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)限定每个凹部(7)或多个凹部(7)的开口(op)和上封围体(ue),并且所述至少一个金刚石微米晶种(ms)位于所述开口(op)和/或所述上封围体(ue)内。
3.根据前述权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个金刚石微米晶种(ms)具有在所述开口(op)的大小或直径的40%与95%之间、或60%与95%之间、或75%与95%之间、或75%与90%之间的大小或直径(dd)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个金刚石微米晶种(ms)限定用于金刚石晶体生长的成核或聚结位点。
5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述开口(op)和/或所述上封围体(ue)包括多个分布的金刚石纳米晶种(ns)。
6.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石纳米晶种(ns)限定用于保形金刚石生长的成核位点。
7.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,每个凹部(7)或多个凹部(7)由至少一个壁(w)和至少一个底板(fl)限定,并且多个金刚石纳米晶种(ns)位于所述至少一个壁(w)上和/或所述至少一个底板(fl)上。
8.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个壁(w)完全包围所述至少一个金刚石微米晶种(ms),并且所述至少一个金刚石微米晶种(ms)完全或部分地位于所述至少一个壁(w)内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,每个凹部或多个凹部(7)具有深度(dp),并且凹部(7)的深度(dp)在所述至少一个金刚石微米晶种(ms)的大小或直径(dd)的60%与1000%之间、或60%与500%之间、或80%与150%之间、或100%与120%之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述上封围体(ue)仅包含一个金刚石微米晶种(ms)。
11.根据前述权利要求1至8中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,多个金刚石微米晶种(ms)位于每个凹部(7)内或多个凹部(7)内,并且所述金刚石微米晶种(ms)堆叠以填充每个凹部(7)或多个凹部(7)。
12.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石微米晶种(ms)堆叠以延伸到每个凹部(7)或多个凹部(7)的上封围体(ue)。
13.根据前述权利要求11或12所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石微米晶种(ms)堆叠以延伸到位于凹部(7)的开口(op)的外边缘(rm)的至少60%、或40%、或20%、或15%、或10%、或5%内的位置,或者延伸到位于开口(op)的外边缘(rm)内或由开口(op)的外边缘(rm)包围的位置。
14.根据前述权利要求11至13中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石微米晶种(ms)从凹部(7)的底板(fl)堆叠。
15.根据前述权利要求2至14中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)包括第一壁(fw)、第二壁(sw)和在所述第一壁与第二壁(fw,sw)之间延伸的上部平台(ul),并且多个金刚石纳米晶种(ns)位于或分布在所述上部平台(ul)上以及所述第一壁和所述第二壁(fw,sw)上。
16.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)包括多个壁(w)和在所述壁(w)之间延伸的多个上部平台(ul),并且多个金刚石纳米晶种(ns)位于或分布在所述上部平台(ul)上和所述壁(w)上。
17.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个金刚石微米晶种(ms)包括颗粒或碎片、或者由颗粒或碎片组成,所述颗粒或碎片具有在1μm与2000μm之间、或在1μm与500μm之间、或在1μm与250μm之间、或在1μm与100μm之间、或在1μm与50μm之间、或在3μm与7μm之间的直径或大小(dd)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石纳米晶种(ns)包括颗粒或由颗粒组成,所述颗粒具有在1nm与小于1000nm的值之间、或在1nm与200nm之间、或在1nm与100nm之间、或在1nm与50nm之间、或在1nm与15nm之间、或在4nm与11nm之间的直径或大小。
19.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石纳米晶种(ns)以以下密度分布在所述至少一个支撑层或材料(3)的表面上或附接到所述至少一个支撑层或材料(3)的表面:在108cm-2与1014cm-2之间、或在108cm-2与1013cm-2之间、或在109cm-2与1013cm-2之间、或在109cm-2与1012cm-2之间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,凹部或多个凹部(7)在所述至少一个支撑层或材料(3)的平面方向上具有开口宽度(wd),所述开口宽度具有在1μm与2000μm之间、或在1μm与500μm之间、或在1μm与250μm之间、或在1μm与100μm之间、或在1μm与50μm之间、或在4μm与15μm之间、或在3μm与6μm之间的值。
21.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,凹部或多个凹部(7)具有在垂直于所述至少一个支撑层或材料(3)的平面方向的方向上延伸的深度(dp),所述深度具有在2μm与1000μm之间、或在2μm与400μm之间、或在2μm与100μm之间、或在2μm与20μm之间、或在2μm与5μm之间的值。
22.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,凹部(7)位于所述至少一个支撑层或材料(3)的至少一个区域或多个区域上,或者凹部(7)完全横跨所述至少一个支撑层或材料(3)定位。
23.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述多个凹部(7)横跨所述至少一个支撑层或材料(3)被配置为周期性凹部阵列或被布置成周期性阵列布置;或者被布置成非周期性凹部阵列。
24.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),还包括附接到所述至少一个支撑层或材料(3)的金刚石层(9)。
25.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),还包括直接附接到所述至少一个支撑层或材料(3)的金刚石层(9)或经抛光的金刚石层(9)。
26.根据前述权利要求24或25所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石微米晶种(ms)布置在凹部(7)内并且所述金刚石纳米晶种(ns)分布在所述至少一个支撑层或材料(3)上并分布在凹部(7)内,以将所述金刚石层(9)化学结合和/或机械锚固或固定至所述至少一个支撑层或材料(3)。
27.根据前述权利要求24至26中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石层(9)从所述凹部(7)的开口(op)中和/或所述凹部(7)的上封围体(ue)中的金刚石微米晶种(ms)延伸。
28.根据前述权利要求24至27中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石层(9)仅从所述凹部(7)的开口(op)中和/或所述凹部(7)的上封围体(ue)中的金刚石微米晶种(ms)延伸。
29.根据前述权利要求24至28中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,每个凹部(7)或多个凹部(7)的下封围体(le)是无金刚石生长的。
30.根据前述权利要求24至29中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石层(9)具有>6μm的厚度。
31.根据前述权利要求24至30中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石微米晶种(ms)和所述金刚石纳米晶种(ns)均在所述至少一个支撑层或材料(3)上限定金刚石晶体生长成核或聚结位点。
32.根据前述权利要求24至31中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石层(9)是经抛光的金刚石层(9)。
33.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述经抛光的金刚石层(9)具有纳米或亚纳米表面粗糙度。
34.根据前述权利要求24至33中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石层(9)是包含至少98%碳原子的高纯度金刚石层。
35.根据前述权利要求24至34中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石装置或结构(1)在所述金刚石层(9)与所述至少一个支撑层或材料(3)之间无夹层。
36.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石装置或结构(1)在所述金刚石层(9)和所述至少一个支撑层或材料(3)之间无aln夹层、无sin夹层、或无sic夹层。
37.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述金刚石装置或结构(1)包括多个支撑层或材料(3),并且所述至少一个或多个支撑结构(5)位于所述多个支撑层或材料(3)内。
38.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,凹部(7)延伸通过所述多个支撑层或材料(3)。
39.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),包括衬底(3a)和附接到所述衬底(3a)的至少一个或多个支撑层或材料(3)。
40.根据前一项权利要求所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)位于所述至少一个层(3)或多个层(3)内;或者位于所述至少一个层或所述多个层(3)和所述衬底(3a)内。
41.根据前述权利要求39或40所述的金刚石装置或结构(1),其中,凹部(7)仅延伸通过附接到所述衬底(3a)的所述至少一个层或所述多个层(3),或者延伸通过附接到所述衬底(3a)的所述至少一个层或所述多个层(3)并延伸到所述衬底(3a)中。
42.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述至少一个支撑层或材料(3)包括gan或algan,或者由gan或algan组成。
43.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),包括衬底(3a),所述至少一个支撑层或材料(3)位于所述衬底(3a)上。
44.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),包括衬底(3a)以及位于所述衬底(3a)上的gan和/或algan层。
45.根据前述权利要求43或44所述的金刚石装置或结构(1),其中,凹部(7)延伸到所述衬底(3a)或延伸到所述衬底(3a)中。
46.根据前述权利要求42至44中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述衬底(3a)包括si、sic、gaas、ga2o3、硼硅酸盐、石英或蓝宝石,或者由si、sic、gaas、ga2o3、硼硅酸盐、石英或蓝宝石组成。
47.一种电子装置或集成电路,包括根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1)。
48.一种用于生产金刚石装置或结构(1)的方法,包括以下步骤:
49.根据权利要求48所述的方法,其中,提供包括至少一个或多个支撑结构(5)和多个凹部(7)的至少一个支撑层或材料(3)的步骤包括以下步骤:
50.根据前述权利要求48或49所述的方法,其中,每个凹部(7)或多个凹部(7)由至少一个壁(w)和至少一个底板(fl)限定,所述至少一个壁(w)延伸以限定完全包围的壁(w),用于将所述至少一个金刚石微米晶种(ms)完全或部分地接收在所述至少一个壁(w)内。
51.根据前述权利要求48至50中任一项所述的方法,其中,凹部或多个凹部(7)在所述至少一个支撑层或材料(3)的平面方向上具有开口宽度(wd),所述开口宽度具有在1μm与2000μm之间、或在1μm与500μm之间、或在1μm与250μm之间、或在1μm与100μm之间、或在1μm与50μm之间、或在4μm与15μm之间、或在3μm与8μm之间、或在3μm与6μm之间的值,和/或凹部或多个凹部(7)具有在垂直于所述至少一个支撑层或材料(3)的平面方向的方向上延伸的深度(dp),所述深度具有在2μm与1000μm之间、或在2μm与300μm之间、或在2μm与100μm之间、或在2μm与50μm之间、或在2μm与15μm之间、或在2μm与5μm之间的值。
52.根据前述权利要求48至51中任一项所述的方法,其中,凹部(7)位于所述至少一个支撑层或材料(3)的至少一个区域或多个区域上,或者凹部(7)完全横跨所述至少一个支撑层或材料(3)定位。
53.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述多个凹部(7)横跨所述至少一个支撑层或材料(3)被配置为周期性凹部阵列或被布置成周期性阵列布置,或者被布置成非周期性凹部阵列。
54.根据权利要求48至53中任一项所述的方法,其中,执行金刚石引晶的步骤包括以下步骤:
55.根据前一项权利要求所述的方法,其中,所述微米晶种(ms)和所述纳米晶种(ns)一起被提供在所述至少一个支撑层或材料(3)的表面上进行搅动,或者顺序地被提供,和/或多次被提供。
56.根据前一项权利要求所述的方法,还包括冲洗和/或干燥。
57.根据前述权利要求48至56中任一项所述的方法,其中,所述金刚石微米晶种(ms)包括颗粒或碎片、或者由颗粒或碎片组成,所述颗粒或碎片具有在1μm与1000μm之间、或在1μm与500μm之间、或在1μm与250μm之间、或在1μm与100μm之间、或在1μm与50μm之间、或在3μm与7μm之间的直径或大小(dd)。
58.根据前述权利要求48至57中任一项所述的方法,其中,所述金刚石纳米晶种(ns)包括颗粒、或由颗粒组成,所述颗粒具有在1nm与小于1000nm的值之间、或在1nm与200nm之间、或在1nm与100nm之间、或在1nm与50nm之间、或在1nm与10nm之间、或在3nm与15nm之间、或在5nm与10nm之间的直径或大小。
59.根据前述权利要求48至58中任一项所述的方法,其中,所述金刚石纳米晶种(ns)以>108cm-2的密度分布在所述至少一个支撑层或材料(3)的表面上或附接到所述至少一个支撑层或材料(3)的表面。
60.根据前述权利要求48至59中任一项所述的方法,其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)限定每个凹部(7)或多个凹部(7)的开口(op)和上封围体(ue),并且至少一个金刚石微米晶种(ms)位于所述开口(op)和/或所述上封围体(ue)内。
61.根据前一项权利要求所述的方法,其中,所述金刚石微米晶种(ms)具有在所述开口(op)的大小或直径的40%与95%之间、或75%与95%之间的大小或直径(dd)。
62.根据前述权利要求48至61中任一项所述的方法,其中,所述至少一个金刚石微米晶种(ms)限定用于金刚石晶体生长的成核或聚结位点。
63.根据前述权利要求60至62中任一项所述的方法,其中,所述上封围体(ue)包括多个分布的金刚石纳米晶种(ns)。
64.根据前一项权利要求所述的方法,其中,所述金刚石纳米晶种(ns)限定用于保形金刚石生长的成核位点。
65.根据前述权利要求48至64中任一项所述的方法,其中,每个凹部(7)或多个凹部(7)由至少一个壁(w)和至少一个底板(fl)限定,并且多个金刚石纳米晶种(ns)位于所述至少一个壁(w)上和/或所述至少一个底板(fl)上。
66.根据前述权利要求48至65中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,每个凹部或多个凹部(7)具有深度(dp),并且凹部(7)的深度(dp)在所述至少一个金刚石微米晶种(ms)的大小或直径(dd)的60%与150%之间、或60%与120%之间、或60%与100%之间。
67.根据前述权利要求中任一项所述的金刚石装置或结构(1),其中,所述上封围体(ue)仅包含一个金刚石微米晶种(ms)。
68.根据前述权利要求48至65中任一项所述的方法,其中,多个金刚石微米晶种(ms)位于每个凹部(7)内或多个凹部(7)内,并且所述金刚石微米晶种(ms)堆叠以填充每个凹部(7)或多个凹部(7)。
69.根据前述权利要求46至69中任一项所述的方法,其中,所述金刚石微米晶种(ms)堆叠,以延伸到每个凹部(7)或多个凹部(7)的上封围体(ue)。
70.根据前述权利要求69或70所述的方法,其中,所述金刚石微米晶种(ms)堆叠,以延伸到位于凹部(7)的开口(op)的外边缘(rm)的至少60%、或40%、或20%、或15%、或10%、或5%内的位置,或者延伸到位于开口(op)的外边缘(rm)内或由开口(op)的外边缘(rm)包围的位置。
71.根据前述权利要求69至71中任一项所述的方法,其中,所述金刚石微米晶种(ms)从凹部(7)的底板(fl)堆叠。
72.根据前述权利要求58至67中任一项所述的方法,其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)包括第一壁(fw)、第二壁(sw)和在所述第一壁与第二壁(fw,sw)之间延伸的上部平台(ul),并且多个金刚石纳米晶种(ns)位于或分布在所述上部平台(ul)以及所述第一壁和第二壁(fw,sw)上。
73.根据前一项权利要求所述的方法,其中,所述至少一个或多个支撑结构(5)包括多个壁(w)和在所述壁(w)之间延伸的多个上部平台(ul),并且多个金刚石纳米晶种(ns)位于或分布在所述上部平台(ul)和所述壁(w)上。
74.根据前述权利要求48至74中任一项所述的方法,还包括在所述金刚石晶种支撑层或材料(3)上沉积金刚石层(9)的金刚石生长步骤。
75.根据前一项权利要求所述的方法,其中,使用化学气相沉积(cvd)来执行金刚石生长步骤。
76.根据前一项权利要求所述的方法,其中,所述金刚石微米晶种(ms)布置在凹部(7)内并且所述金刚石纳米晶种(ns)分布在所述至少一个支撑层或材料(3)上并分布在凹部(7)内,以将所述金刚石层(9)化学结合和/或机械锚固或固定至所述至少一个支撑层或材料(3)。
77.根据前一项权利要求所述的方法,其中,所述金刚石层(9)是多晶或单晶金刚石层(9)。
78.根据前述权利要求48至78中任一项所述的方法,还包括抛光所述金刚石层(9)的金刚石抛光步骤。
79.根据前一项权利要求所述的方法,其中,使用化学和/或机械抛光来执行所述金刚石层(9)的抛光。
80.根据前一项权利要求所述的方法,其中,执行所述金刚石层(9)的抛光,以提供具有纳米或亚纳米表面粗糙度的经抛光的金刚石层(9)。
81.根据前述权利要求48至81中任一项所述的方法,其中,提供所述至少一个支撑层或材料(3)的步骤包括:
82.根据前述权利要求48至82中任一项所述的方法,其中,提供所述至少一个支撑层或材料(3)的步骤包括:
83.根据前述权利要求48至83中任一项所述的方法,其中,所述至少一个支撑层或材料(3)包括gan或algan、或者由gan或algan组成。
84.根据前述权利要求48至84中任一项所述的方法,其中,提供衬底(3a)和位于所述衬底上的至少一个层(3)。
85.根据前述权利要求8至85中任一项所述的方法,其中,提供衬底(3a)和位于所述衬底(3a)上的gan和/或algan层(3)。
86.根据前述权利要求83至86中任一项所述的方法,其中,所述凹部(7)延伸到所述衬底(3a)或延伸到所述衬底(3a)中。
87.根据前述权利要求83至87中任一项所述的方法,其中,所述衬底(3a)包括si、sic、gaas、ga2o3、硼硅酸盐、石英或蓝宝石,或者由si、sic、gaas、ga2o3、硼硅酸盐、石英或蓝宝石组成。