[发明专利]用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片及其制备方法

权利要求书

1.一种用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片，其特征在于，由作为热沉材料的纯金刚石片层和作为光辐射吸收材料的碳纳米管膜层复合而成，所述金刚石片层是热导率≥15W/K·cm、电阻率为10¹³～10¹⁵Ω·cm的无色透明膜片；所述碳纳米管膜层是由碳原子成键互连形成的管状结构，均匀分布在所述的金刚石片上，碳纳米管膜层的热导率为7～10W/K·cm、电阻率为10⁹～10¹³Ω·cm。

2.根据权利要求1所述的用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片，其特征在于，所述的碳纳米管的直径为2nm～200nm、长度为50nm～10μm，呈有序垂直阵列或无序横排分布状态。

3.一种权利要求1所述的用于绝对绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a.在MW-PCVD微波等离子体化学气相沉积系统设备中，以H₂和CH₄作原料气体、金属钼片作衬底，在以下工艺条件下进行一次化学气相沉积制备无色透明的金刚石片：H₂流量为200sccm，CH₄流量为1～3sccm，微波功率为3.8～4.2KW，沉积气压为11～17KPa，衬底温度为750～950℃；

b.将a步骤获得的金刚石片进行研磨抛光，使其一侧表面粗糙度为50～100nm，另一侧表面粗糙度小于40nm；

c.将抛光后的金刚石片切割成所需的形状尺寸；

d.对切割后的金刚石片进行下述表面预处理，先用铬酸溶液浸泡30分钟以上，然后用去离子水冲洗，即去除了金刚石片上的杂质和油脂，再将其置于丙酮溶液中超声清洗15分钟，再置于酒精溶液中超声清洗15分钟；最后置于去离子水中超声清洗15分钟，置于150℃热板上烘干；

e.在上述处理后的金刚石片的表面粗糙度为50～100nm的一侧面上进行浮动催化法沉积碳纳米管膜层，碳纳米管膜的生长在水平管式炉中进行，首先将盛有上述处理过的金刚石片的石英舟置于石英管中部，石英管口部放置二茂铁催化剂；升温阶段，反应室由N₂气保护，控制其流量为50～60sccm；当温度达到700～800℃时，通入C₂H₂气体，同时控制C₂H₂气体的流量为30～40sccm，N₂的流量控制为150～200sccm，二茂铁质量控制为0.45～0.75g；沉积结束后，关闭C₂H₂，石英管在N₂气氛下冷却到室温，冷却阶段控制N₂流量为50sccm。

4.根据权利要求3所述的用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片的制备方法，其特征在于步骤a所述的金属钼衬底，在气相沉积热沉金刚石片前按以下方式进行预处理：用金刚石研磨膏研磨15分钟，然后在丙酮溶液中超声处理10分钟，再在酒精溶液中超声处理10分钟。

5.根据权利要求3所述的用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片的制备方法，其特征在于步骤b所述的金刚石片的研磨抛光是先采用表面化学刻蚀，然后机械研磨抛光，对金刚石膜双面抛光。

6.根据权利要求3所述的用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片的制备方法，其特征在于步骤c所述的金刚石片切割是采用YAG激光切割技术对金刚石片进行高精度切割，

7.根据权利要求3所述的用于绝对测辐射热计上的金刚石复合膜片的制备方法，其特征在于步骤d所述的铬酸溶液为Cr₂O₃溶于浓硫酸后所得到的饱和溶液。