[發明專利]金剛石薄膜的生長裝置

有效

• 申請號: 200910190151.7
• 申請日: 2009-09-04
• 公開（公告）號: CN102011101A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 楊遠超;姜開利;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及一種金剛石薄膜的生長裝置，尤其涉及一種利用熱絲化學氣相沉積法生長金剛石薄膜的生長裝置。

【背景技術】

金剛石薄膜具有很高的硬度、較好的熱導性，耐磨損性，極佳的化學惰性，和從遠紅外區到深紫外區完全透明等優點。金剛石薄膜在焊接刀具、大功率激光器、半導體以及X射線窗口等領域有著廣泛的前景。因此，實現金剛石薄膜的可控生長，降低金剛石薄膜的合成成本，是將金剛石薄膜推向應用的關鍵。

在低溫、低壓下，用化學氣相沉積(CVD)法合成金剛石薄膜是一種能在襯底上生長單晶或多晶金剛石薄膜的技術。由于化學氣相沉積法制備金剛石薄膜的技術可以應用于在各種機械和光學零件上沉積金剛石薄膜以及制備金剛石半導體器件，所以化學氣相沉積法制備金剛石薄膜的技術在近年來受到了科技界的高度重視，并且得到了迅速和廣泛的應用。

目前化學氣相沉積(CVD)法合成金剛石薄膜主要有三類方法：熱絲輔助化學氣相沉積法、等離子增強化學氣相沉積法以及直流放電化學氣相沉積法。在以上三種制備金剛石薄膜的方法中，等離子增強化學氣相沉積法的功耗較大，并且生長的速度較低，得到的金剛石薄膜的均勻性較差。直流放電輔助化學氣相沉積法的生長速度較快，然而這種方法仍然具有生長出的金剛石薄膜的面積小、均勻性差和襯底溫度不易控制的缺點。

由于熱絲輔助化學氣相沉積法生長金剛石薄膜具有生長裝置簡單、成本低廉、比較容易大面積生長的優點，因此，利用熱絲輔助化學氣相沉積法生長金剛石薄膜具有較多的應用。熱絲輔助化學氣相沉積法生長金剛石薄膜的裝置一般具有一個加熱室以及與該加熱室相連的抽真空設備。該加熱室具有進氣口和出氣口。該加熱室中具有一個基臺，基臺的上方設置有加熱絲，加熱絲通電后可以發熱。在使用時，將襯底放置于基臺表面，在電流的作用下，加熱絲被加熱到2000攝氏度左右；從進氣口通入氫氣與碳源氣的混合氣，碳源氣在加熱絲附近被分解后，從而在襯底表面生長出金剛石薄膜。

現有技術中，熱絲輔助化學氣相沉積法生長金剛石薄膜的裝置中的加熱絲一般為金屬，如鎢、鉬等。然而，采用金屬材料的加熱絲在高溫下容易碳化而發生變形及變脆，并且金屬在高溫下會有金屬原子蒸發出來，從而使制得的金剛石薄膜中含有雜質。

【發明內容】

有鑒于此，確實有必要提供一種利用熱絲輔助化學氣相沉積法生長金剛石薄膜的裝置。

一種金剛石薄膜生長裝置，其包括：一反應室，該反應室包括一進氣口、一出氣口；一抽真空裝置，該抽真空裝置通過所述出氣口與所述反應室相連，用于抽真空；一底座，該底座設置于所述反應室內，且與所述進氣口相對設置；一熱絲裝置、該熱絲裝置設置于所述反應室內，且位于所述進氣口及所述底座之間。其中，該熱絲裝置包括至少一個加熱絲，該加熱絲為碳納米管線，該碳納米管線包括多個碳納米管。

與現有技術相比較，本發明所提供的金剛石薄膜的生長裝置具有如下優點：由于該金剛石薄膜的生長裝置中的加熱絲為碳納米管線，該碳納米管線僅含有碳元素，該加熱絲在高溫下除了碳原子不會有其他原子蒸發出來，所以，在采用該金剛石薄膜的生長裝置生長金剛石薄膜時，不會引入其他雜質，從而所得到的金剛石薄膜中不含其他雜質，純度較高。

【附圖說明】

圖1是本發明實施例的金剛石薄膜的生長裝置示意圖。

圖2是本發明實施例的金剛石薄膜的生長裝置工作時的示意圖。

圖3是本發明實施例的金剛石薄膜的生長裝置的熱絲裝置中非扭轉碳納米管線的掃描電鏡照片。

圖4是本發明實施例的金剛石薄膜的生長裝置的熱絲裝置中扭轉碳納米管線的掃描電鏡照片。

圖5為本發明實施例的金剛石薄膜生長裝置的熱絲裝置中碳納米管線表面的部分碳納米管的狀態示意圖。

圖6為本發明實施例的金剛石薄膜的生長裝置的基底加電壓時的工作示意圖。

【具體實施方式】

下面將結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。