[发明专利]金刚石表面图形化的制备方法

权利要求书

1.金刚石表面图形化的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)、金刚石表面的清洁：

将表面平整的金刚石先用醇、然后用蒸馏水超声洗涤，然后在100-150℃的温度下烘烤5-30分钟，将金刚石放置在真空腔体中，通入工作气体，利用电能或电磁能激励工作气体使之放电产生等离子体，在200-300℃的温度下清洁金刚石表面5-10分钟，然后冷却到室温，取出备用；所述的工作气体是氩气、氢气中的一种或者是它们的混合气体，为混合气体时，氩气与氢气为任意配比；

2)金刚石表面隔离层的制备：

将步骤1)清洁后的金刚石利用物理气相沉积方法在金刚石表面沉积一层隔离层，厚度控制在0.03-30微米；所述的隔离层的材料为二氧化硅；

3)隔离层表面光刻胶图案的制备：

在避光下，将步骤2)制备好的覆盖有隔离层的金刚石，用旋涂的方法在隔离层表面涂覆一层紫外正性光刻胶或紫外负性光刻胶，用量50-200μL/cm²，在1300-1700转/分钟转速下，旋涂60-600秒，得隔离层上涂覆有一层光刻胶的金刚石；然后将该金刚石在水平的表面放置20-120分钟；接着在100-150℃的温度烘烤10-50分钟，然后取出，用带有设计好图案的掩膜覆盖在金刚石上的光刻胶上，对金刚石放置在光刻机下曝光，然后在浓度为0.5wt％的NaOH溶液中显影0.5-30分钟；取出该金刚石后，用蒸馏水漂洗金刚石，得表面有光刻胶图案的金刚石；

4)金刚石表面隔离层图案的制备：

将步骤3)制备好的表面有光刻胶图案的金刚石放入真空腔体中，通入工作气体，利用电能或电磁能激励工作气体使之放电产生等离子体，在200-300℃的温度下刻蚀金刚石表面0.5-30分钟，然后冷却到室温，取出备用；所述的工作气体是氩气和CH₃F，或者是CF₄∶Ar体积比＝1∶1的混合气体；

5)去除金刚石隔离层表面残留的光刻胶：

将步骤4)制备好的金刚石放入丙酮中将表面残留的光刻胶溶解，露出图形化好的隔离层，至此，金刚石表面隔离层图案的制备过程完成；

6)金刚石表面刻蚀用的金属薄层的制备：

将步骤5)制备好的金刚石利用物理气相沉积方法由金属薄层原材料在金刚石表面沉积一层金属薄层，厚度控制在5-100微米；

7)将步骤6)制备好的表面有金属薄层的金刚石放入真空室中，通入工作气体，利用电能或电磁能激励工作气体使之放电产生等离子体，在800-900℃的温度下对金刚石进行刻蚀，得表面图形化的金刚石；所述的工作气体是氢；

8)清除金刚石表面残余的金属薄层：

将步骤7)制备好的表面图形化的金刚石放入酸溶液中，使金刚石表面残余的隔离层和刻蚀金属薄层彻底溶解，然后用去蒸馏水漂洗干净，得到表面图形化了的金刚石。

2.根据权利要求1所述的金刚石表面图形化的制备方法，其特征在于：所述的醇为乙醇、异丙醇、丁醇或戊醇。

3.根据权利要求1所述的金刚石表面图形化的制备方法，其特征在于：所述的掩膜的材料是聚乙烯、聚酯或者玻璃掩膜。

4.根据权利要求1所述的金刚石表面图形化的制备方法，其特征在于：所述的利用电能或电磁能激励工作气体使之放电产生等离子体是利用直流、射频或微波方式来激发工作气体产生等离子体。

5.根据权利要求1所述的金刚石表面图形化的制备方法，其特征在于：所述的金属薄层原材料选自铁、钴、镍中的任意一种或者是铁、钴、镍中任意一种的合金，或者是稀土元素。

6.根据权利要求1所述的金刚石表面图形化的制备方法，其特征在于：所述的酸是盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、草酸中的任意一种或者是它们之间混合组成的混合物，混合时盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、草酸原料之间为任意配比；所述的酸还含有氢氟酸。