[发明专利]热丝夹具与热丝沉积设备及其应用与利用其得到的器具

说明书

本发明提供了一种热丝夹具与热丝沉积设备及其应用与利用其得到的器具，涉及热丝气相沉积技术领域，该热丝夹具，包括夹具支架，所述夹具支架上设有两基本平行设置的热丝承载棒，所述热丝承载棒表面罩设有保护罩，所述保护罩上设有用于使热丝穿设后与所述热丝承载棒接触的开孔，以缓解现有热丝夹具在沉积过程中易于在热丝承载棒上沉积金刚石薄膜导致沉积过程温度场分布不均，沉积工艺过程稳定性差，产品质量不稳定的技术问题，达到了提高温度场均匀性和提高产品质量稳定性的技术效果。

技术领域

本发明涉及热丝气相沉积技术领域，尤其是涉及一种热丝夹具与热丝沉积设备及其应用与利用其得到的器具。

背景技术

热丝化学气相沉积法制备金刚石薄膜的基本原理如下：碳源(如甲烷、丙酮等)和氢气的混合气体通过金属热丝，在由热丝形成的高温领域内分解出甲基和氢原子，并在一定的压力下，大量的甲基与一定温度的合金衬底作用以及甲基之间发生复杂的复合反应，生成各种sp、sp2和sp3杂化的碳氢基团。由于氢原子对sp2键结构碳有很强的刻蚀作用，因而抑制了石墨的生成；同时氢原子对sp3键结构碳的刻蚀作用较小，且具有一定的稳定作用，所以最终沉积在衬底上的是热力学不稳定的金刚石，而非热力学稳定的石墨，进而在衬底表面形成不连续的金刚石晶核。要得到品质良好的金刚石薄膜需要在合适的温度以及稳定的温度场下裂解混合气体产生氢原子以及各种碳氢基团。而温度场主要受到热丝布置、设备功率及冷却条件的影响，合理的热丝布置方式、热丝间距以及样品衬底间距能够在满足金刚石薄膜沉积生长的条件下，降低生产成本，提高生产效率。

在沉积过程中发明人发现，目前现有的热丝夹具中，利用夹具支架固定热丝，用夹具支架上的热丝承载棒为热丝提供电流，而现有的热丝夹具在多次使用后，会在热丝承载棒上沉积金刚石薄膜，而金刚石薄膜属于不导电材料，因此，会影响热丝承载棒与热丝之间电流的导通，导致不同热丝之间的电流大小不一致，进而影响温度场的分布；另一方面，由于热丝承载棒表面沉积的金刚石薄膜的厚度不均，也会造成不同位置的热丝上通过的电流不同，其发热量就会不同，进而导致温度场分布不均匀，因此，上述问题最终会导致沉积工艺过程的稳定性差，不同批次产品的质量存在较大差异。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种热丝夹具，以缓解现有热丝夹具在沉积过程中易于在热丝承载棒上沉积金刚石薄膜导致沉积过程温度场分布不均，沉积工艺过程稳定性差，产品质量不稳定的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种热丝沉积设备，利用该热丝沉积设备在进行沉积时，其温度场更为均匀，沉积过程稳定性好，且同批次产品的质量一致性高。

本发明的第三目的在于提供一种上述热丝夹具和热丝沉积设备的用途。

本发明的第四目的在于提供一种利用上述热丝沉积设备沉积得到的器具。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种热丝夹具，包括夹具支架，所述夹具支架上设有两基本平行设置的热丝承载棒，所述热丝承载棒表面罩设有保护罩，所述保护罩上设有用于使热丝穿设后与所述热丝承载棒接触的开孔。

进一步的，所述开孔为细长孔，所述开孔的长度方向基本垂直于两平行热丝承载棒的轴线组成的平面；

优选地，所述保护罩为长方形套筒或正方形套筒；

优选地，所述保护罩为钼质保护罩。

进一步的，所述夹具支架包括依次基本平行间隔设置的第一热丝固定杆、第一热丝承载棒、第二热丝承载棒和第二热丝固定杆，所述第一热丝固定杆可沿所述第一热丝承载棒的垂线方向移动；可选地，所述第二热丝固定杆可沿所述第二热丝承载棒的垂线方向移动。

进一步的，所述第一热丝承载棒上垂直连接有两根导轨，所述第一热丝固定杆滑动安装于所述导轨之间；