一种梯度单晶金刚石及其制备方法技术

本发明专利技术涉及微波等离子体化学气相沉积方法生长单晶金刚石领域，特别涉及一种梯度单晶金刚石及其制备方法。采用微波等离子体化学气相沉积设备，在氢气甲烷混合气源中连续性梯度浓度通入高纯空气，实现不含氮的高质量单晶金刚石层和含氮金刚石层的交替沉积，制备出高质量、高强度、韧性好的梯度单晶金刚石。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度单晶金刚石及其制备方法
本专利技术涉及微波等离子体化学气相沉积方法生长单晶金刚石领域，特别涉及一种梯度单晶金刚石及其制备方法。
技术介绍
单晶金刚石具有众多的优异的物理化学性能，在众多工业领域都得到广泛应用。目前微波等离子体化学气相沉积(MicrowavePlasmaChemicalVaporDeposition，MPCVD)技术是制备单晶金刚石最常用的方法，也是技术最成熟的方法。使用微波能量将通入反应腔室内的氢气和含碳气源(如甲烷、乙炔、丙酮等)离解为原子氢和含碳基团，sp3单晶金刚石相含碳基团在在单晶金刚石衬底上的吸附沉积能够实现单晶金刚石的同质外延生长。含碳基团分为sp3金刚石相含碳基团和非金刚石相含碳基团(如石墨相、无定形碳等)。sp3金刚石相含碳基团在单晶金刚石衬底上的吸附沉积能够实现单晶金刚石的外延生长，非金刚石相含碳基团在单晶金刚石衬底上的吸附沉积会降低单晶金刚石的纯度，从而降低单晶金刚石的质量。原子氢在单晶金刚石衬底表面的吸附和脱附作用能够促进sp3金刚石相含碳基团在单晶金刚石衬底上的吸附沉积，从而促进单晶金刚石的生长。另外，原子氢对非金刚石相含碳基团(如石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度单晶金刚石，其特征在于：采用微波等离子体化学气相沉积设备，在氢气、甲烷混合气源中连续性梯度浓度通入高纯空气，实现不含氮的高质量单晶金刚石层和含氮金刚石层的交替沉积，制备出的梯度单晶金刚石。

【技术特征摘要】
1.一种梯度单晶金刚石，其特征在于：采用微波等离子体化学气相沉积设备，在氢气、甲烷混合气源中连续性梯度浓度通入高纯空气，实现不含氮的高质量单晶金刚石层和含氮金刚石层的交替沉积，制备出的梯度单晶金刚石。2.制作权利要求1所述的梯度单晶金刚石的方法，其特征在于：采用微波等离子体化学气相沉积设备，在氢气、甲烷混合气源中连续性梯度浓度通入高纯空气，实现不含氮的高质量单晶金刚石层和含氮金刚石层的交替沉积，制备出的梯度单晶金刚石。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述氢气、甲烷、高纯空气在进入反应腔室前进行了均匀混合，其中，氢气、甲烷的通入方法为定量持续性通入，高纯空气的通入方法为连续性梯度浓度通入。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述高纯空气为混合体，包括按照体积百分比的以下气体：氮气70.0%~75.0%，氧气15.0~23.0%，氩气0~1.0%，二氧化碳0~0.1%，余量为水蒸汽。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述高纯空气在通入到反应腔室内部之前进行固体颗粒过滤处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞，武迪，郑大平，肖景阳，杨明，
申请(专利权)人：湖北碳六科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42