[发明专利]多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法

权利要求书

1.一种多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，所述方法包括将衬底材料预处理后，置于热丝化学气相沉积装置的反应室内，在其表面沉积金刚石薄膜，其特征在于，通入所述反应室中的反应气体包括氢气以及碳源气体，所述碳源气体掺杂有以下原子组合中的一种：Si、Si和N、Si和B、Si和N以及B原子。

2.根据权利要求1所述的多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，其特征在于，所述碳源气体只掺杂Si原子时，Si/C的原子比为0.1～3∶100；

所述碳源气体掺杂Si和N原子时，Si/C、N/C原子比均为0.1～3∶100；

所述碳源气体掺杂Si和B原子时，Si/C、B/C的原子比均为0.1～3∶100；

所述碳源气体掺杂Si和N以及B原子时，Si/C、N/C、B/C的原子比均为0.1～3∶100。

3.根据权利要求2所述的多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，其特征在于，所述碳源为丙酮、或者为丙酮和甲醇的混合物，由氢气通过鼓泡法将碳源的蒸汽带出形成碳源气体输送至反应室。

4.根据权利要求2所述的多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，其特征在于，所述碳源气体只掺杂Si原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物而得；

所述碳源气体掺杂Si和N原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物和氮化合物而得；

所述碳源气体掺杂Si和B原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物和硼化合物而得；

所述碳源气体掺杂Si和N以及B原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物、氮化合物和硼化合物而得；

所述硅化合物、氮化合物、硼化合物与碳源互溶。

5.根据权利要求2所述的多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，其特征在于，所述硅化合物为四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷；所述氮化合物为尿素；所述硼化合物为硼酸三甲酯。

6.根据权利要求2所述的多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，其特征在于，所述衬底材料为硬质合金、硅或碳化硅陶瓷。

7.一种用于权利要求1所述的多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法中的反应气体输送装置，其特征在于，所述反应气体输送装置包括保护气体输送通道、氢气输送通道以及与氢气存储器相连的碳源气体输送通道；所述碳源气体输送通道上近氢气存储器端起依次设置有第一阀门、碳源存储器以及第三流量控制器；所述碳源存储器上设置有鼓泡装置。

8.根据权利要求7所述的反应气体输送装置，其特征在于，所述第一阀门、碳源存储器之间设置有保护瓶，所述保护瓶与碳源存储器设置有防倒流阀；所述防倒流阀在沉积金刚石薄膜工况时是关闭的，其余工况下是开启的。