[发明专利]一种具有类金刚石阵列的结构件及其制备方法

权利要求书

1.一种具有类金刚石阵列的结构件，其特征在于，包括基体和设置在所述基体上的具有尖端结构的类金刚石纳米针阵列，所述类金刚石纳米针阵列通过对形成在所述基体上的一类金刚石涂层进行刻蚀得到；所述类金刚石纳米针阵列中的类金刚石纳米针为锥状结构，所述类金刚石纳米针的长径比为20～80，尖部直径为10～100nm，底部直径为30nm～2μm，针密度为10⁸～10⁹个·cm^-2。

2.如权利要求1所述的具有类金刚石阵列的结构件，其特征在于，所述基体和类金刚石纳米针阵列之间还设置有残余类金刚石涂层，所述类金刚石纳米针阵列形成在所述残余类金刚石涂层表面；所述残余类金刚石涂层的厚度为100nm～3μm。

3.如权利要求2所述的具有类金刚石阵列的结构件，其特征在于，所述类金刚石纳米针的高度在10nm～10μm之间。

4.如权利要求2所述的具有类金刚石阵列的结构件，其特征在于，所述基体为金属、金属合金、硬质合金、聚合物、玻璃和硅的一种或多种。

5.如权利要求4所述的具有类金刚石阵列的结构件，其特征在于，当所述基体的材质为不锈钢、聚合物、钴基金属合金、硬质合金、玻璃和硅时，所述具有类金刚石阵列的结构件还包括一过渡金属层，所述过渡金属层位于所述基体与所述残余类金刚石涂层之间；所述过渡金属层的厚度为50～500nm。

6.一种具有类金刚石阵列的结构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供结构件基体，对所述基体进行预处理；

将所述预处理后的基体置于镀膜设备的真空室内，在所述预处理后的基体上沉积类金刚石涂层；

对所述类金刚石涂层进行刻蚀，得到具有尖端结构的类金刚石纳米针阵列，其中，所述类金刚石纳米针阵列中的类金刚石纳米针为锥状结构，所述类金刚石纳米针的长径比为20～80，尖部直径为10～100nm，底部直径为30nm～2μm，针密度为10⁸～10⁹个·cm^-2。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述沉积所述类金刚石涂层的方法包括磁控溅射或等离子体增强化学气相沉积；

其中，所述磁控溅射的步骤包括：向真空室中通入氩气并开启碳靶进行沉积，使所述真空室内的压强为0.5～1.0Pa，所述碳靶的靶功率为1～5kW，基底负偏压为-50～-200V，沉积时间为30～600min；

其中，所述等离子体增强化学气相沉积的步骤包括：向真空室中通入气态碳源进行沉积，使所述真空室内的压强为0.5～1.0Pa，离子源电压为50～100V，基底负偏压为-50～-200V，沉积时间为30～600min。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述类金刚石涂层的刻蚀是采用感应耦合等离子体刻蚀或者电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积刻蚀；

其中，所述感应耦合等离子体刻蚀的步骤包括：将沉积有类金刚石涂层的基体置于电感耦合等离子体刻蚀的腔体中，利用氢气、氩气、氧气、氦气、氮气、气态碳源和SF₆中的一种或多种为反应气体，反应气体的流量为5～200sccm，反应气压为0.1～10Pa，等离子体的电源功率为500～3000W，基片台上的射频功率为50～300W，刻蚀时间为10～600min；

其中，所述电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积刻蚀的步骤包括：将沉积有类金刚石涂层的基体置于电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积设备中，通入氢气或者通入混合的氢气、气态碳源和氩气，气体压力为5～8mTorr，直流负偏压为75～230V，偏流为40～120mA，刻蚀时间为30分钟～6小时。

9.如权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述预处理之后以及沉积所述类金刚石涂层之前，还包括沉积一过渡金属层；

其中，所述沉积过渡金属层的步骤包括：向真空室内通入氩气，调节所述真空室的压强为0.2～1.3Pa，开启过渡金属电弧靶，进行电弧沉积金属过渡层，控制靶电流为80～200A，基底偏压为-100～-300V，沉积时间为2～10min。