[发明专利]一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法

说明书

本发明提供一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法，包括以下步骤：（1）在衬底上镀一层催化剂薄膜；（2）在镀有催化剂薄膜的衬底表面沉积掺硼金刚石薄膜，在沉积过程中，通入气体包括碳源、氢气和掺杂气体，所述碳源为甲烷、二甲醚和乙醇，其中乙醇为气态，甲烷、二甲醚和乙醇的体积比为3‑6：0.8‑2：0.5‑1；沉积时间为0.5‑1h；（3）将所得掺硼金刚石薄膜在空气氛围中进行煅烧，煅烧温度为700‑800℃，最终得到厚度为3‑6μm的多孔掺杂类金刚石薄膜。本发明一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法，通过在衬底上镀上一程催化剂薄膜，以及碳源由三种原料组成，将沉积时间缩短为0.5‑1h，便能得到厚度为3‑6μm的多孔掺杂类金刚石薄膜，大大提高了沉积速率，有利于工业应用。

技术领域

本发明属于金刚石薄膜制备技术领域，具体涉及一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法。

背景技术

金刚石是一种特殊的物质材料，每个碳原子的四个价电子以SP³杂化轨道与周围最近邻的四个原子成键，具有很高的硬度和非常稳定的化学性质。金刚石的半导体特性也十分突出，其晶体结构类型与硅相同，因而可以通过掺杂用作半导体材料。将金刚石沉积到一定的基体材料上，最常见的方法是化学气相沉积法(CVD)，包括热丝化学气相沉积、微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)、燃烧火焰法、直流等离子体喷射法等。

但是，目前现有技术的化学气象沉积法制备金刚石薄膜，通常沉积速率很慢，反应时间长，不利于工业运用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法，包括以下步骤：（1）在衬底上镀一层催化剂薄膜；（2）在镀有催化剂薄膜的衬底表面沉积掺硼金刚石薄膜，在沉积过程中，通入气体包括碳源、氢气和掺杂气体，所述碳源为甲烷、二甲醚和乙醇，其中乙醇为气态，甲烷、二甲醚和乙醇的体积比为3-6：0.8-2：0.5-1；沉积时间为0.5-1h；（3）将所得掺硼金刚石薄膜在空气氛围中进行煅烧，煅烧温度为700-800℃，最终得到厚度为3-6μm的多孔掺杂类金刚石薄膜。

优选的，氢气的流量为300-500sccm，掺杂气体的流量为20-50sccm，碳源流量为20-30sccm。

优选的，步骤（2）中进行沉积时，衬底表面的温度为700-800℃，沉积气压为4-6kPa。

优选的，碳源中的三种气体预先混合均匀。

优选的，所述催化剂薄膜的厚度为200-500nm。

优选的，所述催化剂的制备方法为：将硫酸亚锡分散在蒸馏水中，在搅拌情况下将过氧化氢水溶液缓慢滴入上述混合液中，将得到的混合物转移到聚四氟乙烯不锈钢高压釜内，在180-200℃下进行水热反应12-14h，冷却后离心分离，将所得固体分散在Ni(Ac)₂水溶液中，将所得混合液进行离心分离，所得固体物在450-550℃煅烧1-2h后，冷却即可。

优选的，在制备催化剂的过程中，采用超声分散。

优选的，所述过氧化氢水溶液中过氧化氢的浓度为30%。

优选的，在制备催化剂的过程中，水热反应完成后，离心分离所得固体用蒸馏水清洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明一种多孔掺杂类金刚石薄膜制备方法，通过在衬底上镀上一层催化剂薄膜，以及碳源由三种原料组成，将沉积时间缩短为0.5-1h，便能得到厚度为3-6μm的多孔掺杂类金刚石薄膜，大大提高了沉积速率，有利于工业应用；