Growth of large size diamond single crystals by plasma assisted chemical vapour deposition: Recent achievements and remaining challenges

[1] Kanda, H. Bulk Crystal Growth in Electronic, Optical and Optoelectronic Materials (Capper, P., ed.), John Wiley and Sons, 2005

[2] Meng, Y.; Newville, M.; Sutton, S.; Rakovan, J.; Mao, H.-K. Am. Mineral., 88 (2003), p. 1555

[3] Kiflawi, I.; Kanda, H.; Lawson, S.C. Diam. Relat. Mater., 11 (2002), pp. 204-211

[4] Burns, R.C.; Chumakov, A.I.; Connell, S.H.; Dube, D.; Godfried, H.P.; Hansen, J.O.; Hartwig, J.; Hoszowska, J.; Masiello, F.; Mkhonza, L.; Rebak, M.; Rommevaux, A.; Setshedi, R.; Vaerenbergh, P.V. J. Phys. Condens. Matter, 21 (2009), p. 364224

[5] Liu, W.Q.; Ma, H.A.; Li, X.L.; Liang, Z.Z.; Li, R.; Jia, X. Diam. Relat. Mater., 16 (2007), pp. 1486-1489

[6] Tallaire, A.; Achard, J.; Silva, F.; Sussmann, R.S.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 14 (2005), pp. 249-254

[7] Bauer, T.; Schreck, M.; Sternschulte, H.; Stritzker, B. Diam. Relat. Mater., 14 (2005), pp. 266-271

[8] Yan, C.-s.; Vohra, Y.K.; Mao, H.-k.; Hemley, R.J. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99 (2002), pp. 12523-12525

[9] Bogdan, G.; Nesládek, M.; DʼHaen, J.; Maes, J.; Moshchalkov, V.V.; Haenen, K.; DʼOlieslaeger, M. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 202 (2005), pp. 2066-2072

[10] Teraji, T. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 203 (2006), pp. 3324-3357

[11] Martineau, P.M.; Lawson, S.C.; Taylor, A.J.; Quinn, S.J.; Evans, D.J.F.; Crowder, M.J. Gems. Gemol., 40 (2004), p. 2

[12] Wang, W.Y.; Moses, T.; Linares, R.C.; Shigley, J.E.; Hall, M.; Butler, J.E. Gems. Gemol., 39 (2003), pp. 268-283

[13] Achard, J.; Tallaire, A.; Sussmann, R.; Silva, F.; Gicquel, A. J. Cryst. Growth, 284 (2005), pp. 396-405

[14] Balmer, R.S.; Brandon, J.R.; Clewes, S.L.; Dhillon, H.K.; Dodson, J.M.; Friel, I.; Inglis, P.N.; Madgwick, T.D.; Markham, M.L.; Mollart, T.P.; Perkins, N.; Scarsbrook, G.A.; Twitchen, D.J.; Whitehead, A.J.; Wilman, J.J.; Woollard, S.M. J. Phys. Condens. Matter, 21 (2009), p. 364221

[15] Volpe, P.N.; Pernot, J.; Muret, P.; Omnes, F. Appl. Phys. Lett., 94 (2009), pp. 092102-092103

[16] Achard, J.; Silva, F.; Issaoui, R.; Brinza, O.; Tallaire, A.; Schneider, H.; Isoird, K.; Ding, H.; Koné, S.; Pinault, M.A.; Jomard, F.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 20 (2011), pp. 145-152

[17] Francis, D.; Faili, F.; Babic, D.; Ejeckam, F.; Nurmikko, A.; Maris, H. Diam. Relat. Mater., 19 (2010), pp. 229-233

[18] Dipalo, M.; Gao, Z.; Scharpf, J.; Pietzka, C.; Alomari, M.; Medjdoub, F.; Carlin, J.F.; Grandjean, N.; Delage, S.; Kohn, E. Diam. Relat. Mater., 18 (2009), pp. 884-889

[19] Markham, M.L.; Dodson, J.M.; Scarsbrook, G.A.; Twitchen, D.J.; Balasubramanian, G.; Jelezko, F.; Wrachtrup, J. Diam. Relat. Mater., 20 (2011), pp. 134-139

[20] Balasubramanian, G.; Neumann, P.; Twitchen, D.; Markham, M.; Kolesov, R.; Mizuochi, N.; Isoya, J.; Achard, J.; Beck, J.; Tissler, J.; Jacques, V.; Hemmer, P.R.; Jelezko, F.; Wrachtrup, J. Nat. Mater., 8 (2009), pp. 383-387

[21] Lubeigt, W.; Bonner, G.M.; Hastie, J.E.; Dawson, M.D.; Burns, D.; Kemp, A.J. Opt. Express, 18 (2010), pp. 16765-16770

[22] Friel, I.; Clewes, S.L.; Dhillon, H.K.; Perkins, N.; Twitchen, D.J.; Scarsbrook, G.A. Diam. Relat. Mater., 18 (2009), pp. 808-815

[23] Tranchant, N.; Tromson, D.; Descamps, C.; Isambert, A.; Hamrita, H.; Bergonzo, P.; Nesladek, M. Diam. Relat. Mater., 17 (2008), pp. 1297-1301

[24] Hochedez, J.F.; Bergonzo, P.; Castex, M.C.; Dhez, P.; Hainaut, O.; Sacchi, M.; Alvarez, J.; Boyer, H.; Deneuville, A.; Gibart, P.; Guizard, B.; Kleider, J.P.; Lemaire, P.; Mer, C.; Monroy, E.; Munoz, E.; Muret, P.; Omnes, F.; Pau, J.L.; Ralchenko, V.; Tromson, D.; Verwichte, E.; Vial, J.C. Diam. Relat. Mater., 10 (2001), pp. 673-680

[25] Harris, S.J. Appl. Phys. Lett., 56 (1990), pp. 2298-2300

[26] Gicquel, A.; Derkaoui, N.; Rond, C.; Benedic, F.; Cicala, G.; Moneger, D.; Hassouni, K. Chem. Phys., 398 (2012), pp. 239-247

[27] Gicquel, A.; Silva, F.; Hassouni, K. J. Electrochem. Soc., 147 (2000), pp. 2218-2226

[28] Gicquel, A.; Hassouni, K.; Silva, F.; Achard, J. Curr. Appl. Phys., 1 (2001), pp. 479-496

[29] Hassouni, K.; Silva, F.; Gicquel, A. J. Phys. D, Appl. Phys., 43 (2010), p. 153001

[30] Ma, J.; Richley, J.C.; Davies, D.R.W.; Ashfold, M.N.R.; Mankelevich, Y.A. J. Phys. Chem. A, Mol. Spectrosc. Kinet. Environ. Gen. Theory, 114 (2010), pp. 10076-10089

[31] Teraji, T.; Ito, T. J. Cryst. Growth, 271 (2004), pp. 409-419

[32] Silva, F.; Hassouni, K.; Bonnin, X.; Gicquel, A. J. Phys. Condens. Matter, 21 (2009), p. 364202

[33] Gu, Y.; Lu, J.; Grotjohn, T.; Schuelke, T.; Asmussen, J. Diam. Relat. Mater., 24 (2012), pp. 210-214

[34] Li, X.J.; Tang, W.Z.; Yu, S.W.; Zhang, S.K.; Chen, G.C.; Lu, F.X. Diam. Relat. Mater., 20 (2011), pp. 480-484

[35] Fischer, M.; Gsell, S.; Schreck, M.; Brescia, R.; Stritzker, B. Diam. Relat. Mater., 17 (2008), pp. 1035-1038

[36] Washiyama, S.; Mita, S.; Suzuki, K.; Sawabe, A. Appl. Phys. Express, 4 (2011)

[37] Butler, J.E.; Oleynik, I. Philos. Trans. R. Soc., Math. Phys. Eng. Sci., 366 (2008), pp. 295-311

[38] Asmussen, J.; Grotjohn, T.A.; Schuelke, T.; Becker, M.F.; Yaran, M.K.; King, D.J.; Wicklein, S.; Reinhard, D.K. Appl. Phys. Lett., 93 (2008), pp. 031502-031503

[39] Butler, J.E.; Woodin, R.L. Philos. Trans. R. Soc., Math. Phys. Eng. Sci., 342 (1993), pp. 209-224

[40] Maeda, H.; Ohtsubo, K.; Kameta, M.; Saito, T.; Kusakabe, K.; Morooka, S.; Asano, T. Diam. Relat. Mater., 7 (1998), pp. 88-95

[41] Battaile, C.C.; Srolovitz, D.J.; Oleinik, I.I.; Pettifor, D.G.; Sutton, A.P.; Harris, S.J.; Butler, J.E. J. Chem. Phys., 111 (1999), pp. 4291-4299

[42] Wild, C.; Kohl, R.; Herres, N.; Muller-Sebert, W.; Koidl, P. Diam. Relat. Mater., 3 (1994), pp. 373-381

[43] Chayahara, A.; Mokuno, Y.; Horino, Y.; Takasu, Y.; Kato, H.; Yoshikawa, H.; Fujimori, N. Diam. Relat. Mater., 13 (2004), pp. 1954-1958

[44] Achard, J.; Silva, F.; Brinza, O.; Tallaire, A.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 16 (2007), pp. 685-689

[45] Frauenheim, T.; Jungnickel, G.; Sitch, P.; Kaukonen, M.; Weich, F.; Widany, J.; Porezag, D. Diam. Relat. Mater., 7 (1998), pp. 348-355

[46] Dunst, S.; Sternschulte, H.; Schreck, M. Appl. Phys. Lett., 94 (2009), pp. 224101-224103

[47] Markov, I. Crystal Growth for Beginners, Fundamentals of Nucleation, Growth and Epitaxy, World Scientific, 2004

[48] Ogura, M.; Kato, H.; Makino, T.; Okushi, H.; Yamasaki, S. J. Cryst. Growth, 317 (2011), pp. 60-63

[49] Achard, J.; Silva, F.; Tallaire, A.; Bonnin, X.; Lombardi, G.; Hassouni, K.; Gicquel, A. J. Phys. D, Appl. Phys., 40 (2007), pp. 6175-6188

[50] Duten, X.; Rousseau, A.; Gicquel, A.; Hassouni, K.; Leprince, P. J. Phys. D, Appl. Phys., 35 (2002), pp. 1939-1945

[51] A. Gicquel, F. Silva, X. Duten, K. Hassouni, G. Lombardi, A. Rousseau, French Patent, July 2004, FR2849867.

[52] A. Gicquel, F. Silva, X. Duten, K. Hassouni, G. Lombardi, A. Rousseau, U.S. Patent, February 2010, 7662441 B2.

[53] Fox, O.J.L.; Ma, J.; May, P.W.; Ashfold, M.N.R.; Mankelevich, Y.A. Diam. Relat. Mater., 18 (2009), pp. 750-758

[54] Moneger, D.; Benedic, F.; Azouani, R.; Chelibane, F.; Syll, O.; Silva, F.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 16 (2007), pp. 1295-1299

[55] Tallaire, A.; Rond, C.; Bénédic, F.; Brinza, O.; Achard, J.; Silva, F.; Gicquel, A. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 208 (2011), pp. 2028-2032

[56] Han, Y.-S.; Kim, Y.-K.; Lee, J.-Y. Thin Solid Films, 310 (1997), pp. 39-46

[57] Okushi, H.; Watanabe, H.; Ri, S.; Yamanaka, S.; Takeuchi, D. J. Cryst. Growth, 237–239 (2002), pp. 1269-1276

[58] Issaoui, R.; Achard, J.; Silva, F.; Tallaire, A.; Mille, V.; Gicquel, A. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 208 (2011), pp. 2023-2027

[59] Silva, F.; Achard, J.; Bonnin, X.; Michau, A.; Tallaire, A.; Brinza, O.; Gicquel, A. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 203 (2006), pp. 3049-3055

[60] Wild, C.; Koild, P.; Müller-Sebert, W.; Walcher, H.; Kohl, R.; Herres, N.; Locher, R.; Samlenski, R.; Brenn, R. Diam. Relat. Mater., 2 (1993), p. 158

[61] Silva, F.; Achard, J.; Bonnin, X.; Brinza, O.; Michau, A.; Secroun, A.; De Corte, K.; Felton, S.; Newton, M.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 17 (2008), pp. 1067-1075

[62] Brinza, O.; Achard, J.; Silva, F.; Bonnin, X.; Barroy, P.; De Corte, K.; Gicquel, A. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 205 (2008), pp. 2114-2120

[63] Tallaire, A.; Barjon, J.; Brinza, O.; Achard, J.; Silva, F.; Mille, V.; Issaoui, R.; Tardieu, A.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 20 (2011), pp. 875-881

[64] Silva, F.; Achard, J.; Brinza, O.; Bonnin, X.; Hassouni, K.; Anthonis, A.; De Corte, K.; Barjon, J. Diam. Relat. Mater., 18 (2009), pp. 682-697

[65] Mokuno, Y.; Chayahara, A.; Soda, Y.; Horino, Y.; Fujimori, N. Diam. Relat. Mater., 14 (2005), pp. 1743-1746

[66] Geis, M.W.; Efremow, N.N.; Susalka, R.; Twichell, J.C.; Snail, K.A.; Spiro, C.; Sweeting, B.; Holly, S. Diam. Relat. Mater., 4 (1994), pp. 76-82

[67] Findeling-Dufour, C.; Gicquel, A. Thin Solid Films, 308–309 (1997), pp. 178-185

[68] Janssen, G.; Giling, L.J. Diam. Relat. Mater., 4 (1995), pp. 1025-1031

[69] Yamada, H.; Chayahara, A.; Mokuno, Y.; Umezawa, H.; Shikata, S.-i.; Fujimori, N. Appl. Phys. Express, 3 (2010), p. 051301

[70] Yamada, H.; Chayahara, A.; Umezawa, H.; Tsubouchi, N.; Mokuno, Y.; Shikata, S. Diam. Relat. Mater., 24 (2012), pp. 29-33

[71] Zaïtsev, A.M. Optical Properties of Diamond: A Data Handbook, Springer, 2001

[72] Maki, J.M.; Tuomisto, F.; Kelly, C.J.; Fisher, D.; Martineau, P.M. J. Phys. Condens. Matter, 21 (2009), p. 364216

[73] Kiflawi, I.; Fisher, D.; Kanda, H.; Sittas, G. Diam. Relat. Mater., 5 (1996), pp. 1516-1518

[74] Glover, C.; Newton, M.E.; Martineau, P.M.; Quinn, S.; Twitchen, D.J. Phys. Rev. Lett., 92 (2004), p. 135502

[75] Chevallier, J.; Lusson, A.; Ballutaud, D.; Theys, B.; Jomard, F.; Deneuville, A.; Bernard, M.; Gheeraert, E.; Bustarret, E. Diam. Relat. Mater., 10 (2001), pp. 399-404

[76] Stacey, A.; Karle, T.J.; McGuinness, L.P.; Gibson, B.C.; Ganesan, K.; Tomljenovic-Hanic, S.; Greentree, A.D.; Hoffman, A.; Beausoleil, R.G.; Prawer, S. Appl. Phys. Lett., 100 (2012), p. 071902

[77] Charles, S.J.; Butler, J.E.; Feygelson, B.N.; Newton, M.E.; Carroll, D.L.; Steeds, J.W.; Darwish, H.; Yan, C.S.; Mao, H.K.; Hemley, R.J. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 201 (2004), pp. 2473-2485

[78] Tallaire, A.; Collins, A.T.; Charles, D.; Achard, J.; Sussmann, R.; Gicquel, A.; Newton, M.E.; Edmonds, A.M.; Cruddace, R.J. Diam. Relat. Mater., 15 (2006), pp. 1700-1707

[79] Meijer, J.; Burchard, B.; Domhan, M.; Wittmann, C.; Gaebel, T.; Popa, I.; Jelezko, F.; Wrachtrup, J. Appl. Phys. Lett., 87 (2005), p. 261909

[80] Spinicelli, P.; Dréau, A.; Silva, L.R.F.; Achard, J.; Xavier, S.; Bansropun, S.; Debuisschert, T.; Pezzagna, S.; Meijer, J.; Jacques, V.; Roch, J.-F. New J. Phys., 13 (2011), p. 025014

[81] Pezzagna, S.; Wildanger, D.; Mazarov, P.; Wieck, A.D.; Sarov, Y.; Rangelow, I.; Naydenov, B.; Jelezko, F.; Hell, S.W.; Meijer, J. Small, 6 (2010), pp. 2117-2121

[82] Petráková, V.; Nesládek, M.; Taylor, A.; Fendrych, F.; Cígler, P.; Ledvina, M.; Vacík, J.; Štursa, J.; Kučka, J. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 208 (2011), pp. 2051-2056

[83] Barjon, J.; Jomard, F.; Tallaire, A.; Achard, J.; Silva, F. Appl. Phys. Lett., 100 (2012), p. 122107

[84] Watanabe, H.; Nebel, C.E.; Shikata, S. Science, 324 (2009), pp. 1425-1428

[85] Willems, B.; Tallaire, A.; Barjon, J. Gems. Gemol., 47 (2011), pp. 202-207

[86] Edmonds, A.M.; Newton, M.E.; Martineau, P.M.; Twitchen, D.J.; Williams, S.D. Phys. Rev. B, 77 (2008), p. 245205

[87] Goss, J.P.; Briddon, P.R.; Rayson, M.J.; Sque, S.J.; Jones, R. Phys. Rev. B, 72 (2005), p. 035214

[88] Crisci, A.; Baillet, F.; Mermoux, M.; Bogdan, G.; Nesládek, M.; Haenen, K. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 208 (2011), pp. 2038-2044

[89] Tallaire, A.; Kasu, M.; Ueda, K.; Makimoto, T. Diam. Relat. Mater., 17 (2008), pp. 60-65

[90] Secroun, A.; Brinza, O.; Tardieu, A.; Achard, J.; Silva, F.; Bonnin, X.; De Corte, K.; Anthonis, A.; Newton, M.E.; Ristein, J.; Geithner, P.; Gicquel, A. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 204 (2007), pp. 4298-4304

[91] Fall, C.J.; Blumenau, A.T.; Jones, R.; Briddon, P.R.; Frauenheim, T.; Gutierrez-Sosa, A.; Bangert, U.; Mora, A.E.; Steeds, J.W.; Butler, J.E. Phys. Rev. B, 65 (2002), p. 205206

[92] Blumenau, A.T.; Heggie, M.I.; Fall, C.J.; Jones, R.; Frauenheim, T. Phys. Rev. B, 65 (2002), p. 205205

[93] Fujita, N.; Blumenau, A.T.; Jones, R.; Öberg, S.; Briddon, P.R. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 203 (2006), pp. 3070-3075

[94] Gaukroger, M.P.; Martineau, P.M.; Crowder, M.J.; Friel, I.; Williams, S.D.; Twitchen, D.J. Diam. Relat. Mater., 17 (2008), pp. 262-269

[95] Tallaire, A.; Achard, J.; Silva, F.; Sussmann, R.S.; Gicquel, A.; Rzepka, E. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 201 (2004), pp. 2419-2424

[96] Volpe, P.-N.; Muret, P.; Omnes, F.; Achard, J.; Silva, F.; Brinza, O.; Gicquel, A. Diam. Relat. Mater., 18 (2009), pp. 1205-1210

[97] Kaneko, J.H.; Fujita, F.; Konno, Y.; Gotoh, T.; Nishi, N.; Watanabe, H.; Chayahara, A.; Umezawa, H.; Tsubouchi, N.; Shikata, S.; Isobe, M. Diam. Relat. Mater., 26 (2012), pp. 45-49

[98] Koizumi, S.; Suzuki, M. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 203 (2006), pp. 3358-3366

[99] Kato, H.; Watanabe, H.; Yamasaki, S.; Okushi, H. Diam. Relat. Mater., 15 (2006), pp. 548-553

[100] Pinault-Thaury, M.A.; Berini, B.; Stenger, I.; Chikoidze, E.; Lusson, A.; Jomard, F.; Chevallier, J.; Barjon, J. Appl. Phys. Lett., 100 (2012), pp. 192104-192109

[101] Koizumi, S.; Watanabe, K.; Hasegawa, M.; Kanda, H. Diam. Relat. Mater., 11 (2002), pp. 307-311

[102] Frangieh, G.; Pinault, M.A.; Barjon, J.; Jomard, F.; Chevallier, J. Phys. Status Solidi, a Appl. Res., 205 (2008), pp. 2207-2210

[103] Deneuville, A. Semicond. Semimet., 76 (2003), pp. 183-238

[104] Ramamurti, R.; Becker, M.; Schuelke, T.; Grotjohn, T.; Reinhard, D.; Asmussen, J. Diam. Relat. Mater., 17 (2008), pp. 1320-1323

[105] Lagrange, J.P.; Deneuville, A.; Gheeraert, E. Diam. Relat. Mater., 7 (1998), pp. 1390-1393

[106] Umezawa, H.; Ikeda, K.; Tatsumi, N.; Ramanujam, K.; Shikata, S.-i. Diam. Relat. Mater., 18 (2009), pp. 1196-1199

[107] Issaoui, R.; Achard, J.; Silva, F.; Tallaire, A.; Tardieu, A.; Gicquel, A.; Pinault, M.A.; Jomard, F. Appl. Phys. Lett., 97 (2010), p. 182101

[108] Omnès, F.; Muret, P.; Volpe, P.-N.; Wade, M.; Pernot, J.; Jomard, F. Diam. Relat. Mater., 20 (2011), pp. 912-916

[109] Issaoui, R.; Achard, J.; Tallaire, A.; Silva, F.; Gicquel, A.; Bisaro, R.; Servet, B.; Garry, G.; Barjon, J. AIP, 100 (2012), p. 122109