[发明专利]具有多级次微纳结构的金刚石薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金刚石薄膜的制备方法，所述金刚石薄膜包括自基体表面依次向外形成的非连续的微米尺寸金刚石岛，以及由连续的纳米尺寸金刚石晶粒构成的纳米金刚石膜层，形成具有类荷叶乳突体的多级次微纳结构，其特征在于，包括以下步骤：

先在预处理后的基体上进行低密度植晶，并通过化学气相沉积法进行一次生长金刚石；

再在一次生长金刚石薄膜上进行高密度植晶，并通过化学气相沉积法进行二次生长金刚石，得到金刚石薄膜；

预处理包括清洗、腐蚀处理或喷砂处理、以及再清洗。

2.按照权利要求1所述的金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，低密度植晶的植晶密度为10⁴-10⁸个/cm²；和/或，高密度植晶的植晶密度为10⁹-10¹²个/cm²。

3.按照权利要求1或2所述的金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，低密度植晶通过调控金刚石植晶溶液的zeta电位，使纳米金刚石与基体表面电性相同；

低密度植晶采用的植晶溶液包括纳米金刚石粉、阴离子表面活性剂和水，纳米金刚石粉质量占植晶溶液质量的0.005-0.5％，阴离子表面活性剂在植晶溶液中的浓度为10^-6-10^-3mol/L，植晶溶液pH为2-8；阴离子表面活性剂为草酸或柠檬酸；

高密度植晶通过调控金刚石植晶溶液的zeta电位，使纳米金刚石与基体表面电性相反；

高密度植晶采用的植晶溶液包括纳米金刚石粉、阳离子表面活性剂和水，纳米金刚石粉质量占植晶溶液质量的0.005-0.5％，阳离子表面活性剂在植晶溶液中的浓度为10^-6-10^-3mol/L，植晶溶液pH为4-6；阳离子表面活性剂为赖氨酸或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；

低密度植晶和高密度植晶的植晶方式均独立地为将基体放入植晶溶液中超声20-60min后取出干燥，干燥方式为用氮气吹干。

4.按照权利要求1或2所述的金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，热丝化学气相沉积法进行一次生长金刚石的工艺参数包括：以氢气、甲烷和任选的惰性气体为反应气体，反应气体总流量为500-850sccm，其中甲烷气体流量占总流量的1-5％，氢气和任选的惰性气体流量占总流量的95-99％，沉积压强为1500-6000Pa，灯丝温度为1800-2800℃，丝样距为7-15mm，沉积时间为1-1.5h。

5.按照权利要求1或2所述的金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，热丝化学气相沉积法进行二次生长金刚石的工艺参数包括：以氢气、甲烷和惰性气体为反应气体，反应气体总流量为500-850sccm，其中甲烷气体流量占总流量的1-5％，氢气流量占总流量的25-45％，惰性气体流量占总流量的50-70％，沉积压强为1500-6000Pa，灯丝温度为1800-2800℃，丝样距为20-25mm，沉积时间为20-30min。

6.按照权利要求1或2所述的金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，所述金刚石薄膜的制备方法还包括得到金刚石薄膜后再对其进行表面氟化处理，得到氟化的金刚石薄膜。