[发明专利]一种制备金刚石膜的装置及方法

权利要求书

1.一种制备金刚石膜的装置，其特征在于：包含微波等离子体化学气相沉积装置，该装置包括微波系统、真空系统、供气系统和等离子体反应室，所述等离子体反应室中设有一自旋转基片台，工作过程中，微波系统产生的微波能进入等离子体反应室，并能在自旋转基片台上方激发供气系统提供的气体产生等离子体球，在自旋基片台上包含与基片台表面相同形状和大小的衬底材料，所述衬底材料靠近外缘处设有一个环形凹坑。

2.根据权利要求1所述的制备金刚石膜的装置，其特征在于：所述环形凹坑宽度2.0-3.0mm，深度为1.0-2.0mm。

3.根据权利要求1或2所述的制备金刚石膜的装置，其特征在于：所述衬底材料表面的凹坑里填充有一种催石墨化作用的金属。

4.根据权利要求3所述的制备金刚石膜的装置，其特征在于：所述金属为Fe，Co，Ni的单一成分或者它们之间组成的合金。

5.根据权利要求1所述的制备金刚石膜的装置，其特征在于：衬底材料能耐1200℃以上高温，为钨或者钽。

6.一种制备金刚石膜的方法，其特征在于采用权利要求1-5任一项所述装置制备，包括以下步骤：

(1)将表面有环形凹坑并填充有特定金属的衬底材料放入等离子体反应室内的自旋基片台上，将表面脱脂处理过的成膜基底材料放在衬底材料中央，随后向等离子体反应室中通入高纯氢气至真空度为1.0-2.0kPa的时候开启微波系统产生氢等离子体，利用微波辐射加热成膜基底材料至800-1000℃，用氢等离子体对成膜基底材料表面进行刻蚀处理，刻蚀时间为5min，得到表面洁净的成膜基底材料；

(2)向等离子体反应室中通入甲烷，在自旋转基片台上方形成等离子体球，调整微波等离子体化学气相沉积装置工艺参数使等离子体球覆盖步骤(1)所得成膜基底材料表面及衬底材料表面凹坑处金属环形圈，使金刚石在所述成膜基底材料表面形核，形核时间为10-60min；

(3)调整微波等离子体化学气相沉积装置工艺参数进行金刚石膜的生长，生长时间为10-100小时，得到厚度均匀的金刚石膜。