[發明專利]化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法

無效

• 申請號: 201410005272.0
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103757600A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 王新昶;孫方宏;沈彬;張志明;郭松壽;張文驊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海交友鉆石涂層有限公司;蘇州交鉆納米超硬薄膜有限公司
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括：以含硅有機化合物作為硅摻雜源，采用熱絲化學氣相沉積法在襯底表面制備硅摻雜金剛石薄膜；然后原位沉積不摻雜微米金剛石薄膜，制得硅摻雜復合金剛石薄膜。

2.如權利要求1所述的化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟：

A、恒溫條件下，硅摻雜氣路中的載流氫氣帶動硅摻雜源與碳源的混合溶液鼓泡蒸發，含混合溶液蒸汽的載流氫氣與氫氣氣路的氫氣充分混合后進入真空反應腔，采用熱絲化學氣相沉積法在襯底表面制備硅摻雜金剛石薄膜；

B、關閉硅摻雜氣路，開啟碳源氣路；恒溫條件下，碳源氣路中的載流氫氣帶動碳源鼓泡蒸發，含碳源的載流氫氣與氫氣氣路的氫氣充分混合后進入真空反應腔，采用熱絲化學氣相沉積法在步驟A制得的硅摻雜金剛石薄膜表面原位沉積不摻雜微米金剛石薄膜。

3.如權利要求2所述的化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法，其特征在于，所述步驟A中的恒溫為-30～-20℃；步驟B中的恒溫為-30～-20℃。

4.如權利要求2所述的化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法，其特征在于，所述制備硅摻雜金剛石薄膜采用的沉積參數為：氫氣流量800～1000ml/min，混合溶液/氫氣體積比1～3％，混合溶液中硅碳原子比1000～50000∶1ppm，反應壓力25～35Torr，襯底溫度800～900℃，偏壓電流1.0～4.0A；所述氫氣流量為氫氣氣路流量與硅摻雜氣路中的載流氫氣流量之和。

5.如權利要求2所述的化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法，其特征在于，所述制備不摻雜微米金剛石薄膜采用的沉積參數為：氫氣流量800～1000ml/min，碳源/氫氣體積比1～3％，反應壓力25～35Torr，襯底溫度800～900℃，偏壓電流1.0～4.0A；所述氫氣流量為氫氣氣路流量與碳源氣路中的載流氫氣流量之和。

6.一種適用于如權利要求1所述的化學氣相沉積制備硅摻雜微納復合金剛石薄膜的方法的專用裝置，其特征在于，所述專用裝置包括并聯設置且分別與氫氣源、熱絲化學氣相沉積設備相連的硅摻雜氣路、碳源氣路和氫氣氣路；所述硅摻雜氣路上設有放置在恒溫箱內的混合溶液鼓泡瓶，所述碳源氣路上設有放置在恒溫箱內的碳源鼓泡瓶；所述硅摻雜氣路為制備硅摻雜金剛石薄膜提供硅摻雜源和碳源，所述碳源氣路為原位沉積不摻雜微米金剛石薄膜提供碳源。

7.如權利要求6所述的專用裝置，其特征在于，所述恒溫箱的可調溫度范圍為-50～0℃。

8.如權利要求6所述的專用裝置，其特征在于，所述硅摻雜氣路、碳源氣路和氫氣氣路上靠近氫氣源的一側均設有氣體質量流量計。

9.如權利要求8所述的專用裝置，其特征在于，所述硅摻雜氣路上氣體質量流量計與混合溶液鼓泡瓶之間設有保護瓶；所述碳源氣路上氣體質量流量計與碳源鼓泡瓶之間設有保護瓶。

10.如權利要求6所述的專用裝置，其特征在于，所述專用裝置還包括與硅摻雜氣路并聯設置的保護氣體氣路；所述保護氣體氣路與保護氣體源、熱絲化學氣相沉積設備相連。