[發明專利]一種采用LB掩模板制備單晶金剛石反蛋白石的方法

有效

• 申請號: 201710101533.2
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106894081B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 代兵;舒國陽;朱嘉琦;劉康;趙繼文;王強;王楊;姚凱麗;孫明琪;楊磊;雷沛;韓杰才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C30B29/04
• 分類號: C30B29/04;C30B25/04;C30B25/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種采用LB掩模板制備單晶金剛石反蛋白石的方法，本發明涉及單晶金剛石反蛋白石的制備方法。本發明要解決現有的金剛石反蛋白石結構只能制備出多晶體，從而導致其力學、光學和熱學綜合性能的下降的問題。方法：一、金剛石晶片預處理；二、SiO₂微球預處理；三、掩模板沉積；四、掩模板處理；五、單層反蛋白石單晶金剛石生長；六、生長后處理；七、多掩模板沉積及金剛石生長；八、掩模板去除。本發明用于一種采用LB掩模板制備單晶金剛石反蛋白石的方法。

技術領域

本發明涉及單晶金剛石反蛋白石的制備方法。

背景技術

光子晶體即光子禁帶材料，是一種由不同折射率的介質周期性排列而成的人工微結構，從材料結構上看，光子晶體是一類在光學尺度上具有周期性介電結構的人工設計和制造的晶體。與半導體晶格對電子波函數的調制相類似，光子帶隙材料能夠調制具有相應波長的電磁波-當電磁波在光子帶隙材料中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調制，電磁波能量形成能帶結構。能帶與能帶之間出現帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內的光子，不能進入該晶體。光子晶體和半導體在基本模型和研究思路上有許多相似之處，原則上人們可以通過設計和制造光子晶體及其器件，達到控制光子運動的目的。光子晶體的出現，使人們操縱和控制光子的夢想成為可能。

同時，金剛石其極高的硬度、超高的熱導率、極寬的電磁透過頻段、優異的抗輻照能力和耐腐蝕性能，在精密加工、高頻通訊、航天宇航、尖端技術等高科技領域日漸成為基礎、關鍵甚至唯一的材料解決方案。將金剛石的高硬度、高導熱率以及及其優異的光學性能與光子晶體結合，制備金剛石光子晶體一直是本領域的熱門研究方向。

現有的金剛石光子晶體制備方法多采用多層SiO₂微球作為模板，在模板之中加入納米金剛石作為形核位點，采用微波等離子體輔助化學氣相沉積(MWCVD)法進行金剛石的生長，最終獲得納米晶或超納米晶的金剛石反蛋白石微納結構。然而該方法由于加入的納米金剛石的晶體取向隨機，不存在生長出單晶相的可能性，生長制備的金剛石反蛋白石結構只能以多晶形式存在，其內部存在大量晶界，導致材料整體在熱學、力學和光學等性能指標上均遠不及單晶金剛石，導致材料組分無法最大程度上發揮其優異的光熱性能，所制備器件的性能也會受到嚴重的限制。

發明內容

本發明要解決現有的金剛石反蛋白石結構只能制備出多晶體，從而導致其力學、光學和熱學綜合性能的下降的問題，而提供一種采用LB掩模板制備單晶金剛石反蛋白石的方法。

一種采用LB掩模板制備單晶金剛石反蛋白石的方法，具體是按照以下步驟進行的：

一、金剛石晶片預處理：

在超聲功率為300W的條件下，將HPHT單晶金剛石晶片依次用丙酮超聲波清洗30min、去離子水超聲波清洗15min及無水乙醇超聲波清洗15min，將清洗后的HPHT單晶金剛石晶片置于管式爐中，在溫度為200℃～500℃的條件下，加熱1min，得到預處理后的金剛石晶片；

二、SiO₂微球預處理：

將直徑為0.2μm～1μm的SiO₂納米微球浸入到質量百分數為50％～85％的酒精溶液中，并在超聲功率為300W～500W的條件下，分散處理10min～15min，得到分散均勻的SiO₂懸濁液；

三、掩模板沉積：