采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法，包括如下步骤：（1）将Ar气和H2气通入到放电腔室内，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体实现Ar和H2混合气体放电，清洗基片台和Si衬底；（2）关闭H2气，通入Ar气和CH4气体，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体在Si衬底上形成纳米晶金刚石薄膜；（3）清洗纳米晶金刚石薄膜表面吸附的CH4气体。本发明专利技术通过螺旋波等离子体技术成功地制备了纳米晶金刚石薄膜，所用设备更加简单，工业生产上更容易实现，沉积速率更快，不存在灯丝性能衰减的问题，而且工艺步骤更简单，工艺参数更易控制。

【技术实现步骤摘要】
采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法
本专利技术涉及一种纳米晶金刚石薄膜的制备方法，具体涉及一种采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法。
技术介绍
金刚石是原子排列最紧密的物质，它的晶体结构决定了它具有许多优异的物理化学性质，例如：极高的硬度和弹性模量、非常低的热膨胀系数、很高的断裂强度、很大的禁带宽度、极低的介电常数等等。纳米晶金刚石(NCD)膜泛指平均晶粒尺寸在100nm以下的金刚石膜。由于尺寸效应的影响，纳米晶金刚石也呈现出许多独特的物理和化学特性。例如：除了具备上述金刚石许多优异的物理和化学性质之外，纳米晶金刚石还具有更高的光学透过率、更低的摩擦系数和损耗系数、良好的韧性和延展性以及更好的黏附性能等优异特性。同时，由于这种纳米晶金刚石包含了大量纳米尺度的晶粒，其在特殊的条件下还会呈现出库仑堵塞效应、量子尺寸效应等量子相关特性。这些优异的特性让纳米晶金刚石在微、纳电子学领域得到了非常广泛的应用。因此，纳米晶金刚石的制备方法和特性研究已成为国际研究的热点。传统的纳米晶金刚石薄膜的制备方法有很多，如：微波等离子体CVD(MPCVD)、热丝CVD(HFCVD)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将Ar气和H2气通入到放电腔室内，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体实现Ar和H2混合气体放电，清洗基片台和Si衬底；（2）关闭H2气，通入Ar气和CH4气体，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体在Si衬底上形成纳米晶金刚石薄膜；（3）当步骤（2）中的放电过程结束时，关闭所有气源，待放电腔室重新抽至本底真空后，继续通入Ar气和H2气，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体实现Ar和H2混合气体放电，清洗纳米晶金刚石薄膜表面吸附的CH4气体，最后关闭真空，通入Ar气作为保护气...

【技术特征摘要】
1.一种采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将Ar气和H2气通入到放电腔室内，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体实现Ar和H2混合气体放电，清洗基片台和Si衬底；(2)关闭H2气，通入Ar气和CH4气体，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体在Si衬底上形成纳米晶金刚石薄膜；(3)当步骤(2)中的放电过程结束时，关闭所有气源，待放电腔室重新抽至本底真空后，继续通入Ar气和H2气，在轴向磁场的环境下，通过射频调制的螺旋波等离子体实现Ar和H2混合气体放电，清洗纳米晶金刚石薄膜表面吸附的CH4气体，最后关闭真空，通入Ar气作为保护气；所述步骤(2)中螺旋波等离子体制备纳米晶金刚石薄膜的工艺参数为：衬底温度为900℃～1100℃,本底真空为1×10-4pa，工作气体是纯度为99.999％的Ar气和纯度为99.999％的CH4气体，Ar气和CH4气体的流量比为50sccm:35sccm，时间为15min，工作气压为0.35pa。2.根据权利要求1所述的采用螺旋波等离子体技术制备纳米晶金刚石薄膜的方法，其特征在于，所述步骤(1)中螺旋波等离子体清洗的工艺参数为：衬底温度为600℃、本底真空为...

【专利技术属性】
技术研发人员：於俊，黄天源，季佩宇，杨佳奇，金成刚，吴雪梅，诸葛兰剑，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32