[发明专利]电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法

权利要求书

1.电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于该制备复合衬底的方法按照以下步骤实现：

一、将α-Al₂O₃(0001)基底依次在去离子水、无水乙醇和丙酮里进行超声清洗，得到清洗后的α-Al₂O₃(0001)单晶基底；

二、将清洗后的α-Al₂O₃(0001)基底固定在样品托的凹槽中，然后放入具有加热装置的电子束蒸发设备腔体里，把Ir颗粒靶材置于石墨坩埚里；

三、依次启动电子束蒸发设备的机械泵和分子泵，使腔体的真空度为8.0×10^-5～6.0×10^-4Pa，启动加热装置，样品托开始升温；

四、升温使样品托中的α-Al₂O₃(0001)基底温度达到400～1000℃，稳定温度5～10min，然后打开电子枪电源，控制电子枪的灯丝电流为0.4～1.0A，得到表面温度均匀的α-Al₂O₃(0001)基底；

五、打开电子枪高压及靶材挡板，调节束流大小为0.180～0.300A，控制蒸镀速率，在表面温度均匀的α-Al₂O₃(0001)基底表面沉积Ir外延层，得到带有Ir外延层的α-Al₂O₃(0001)复合衬底；

六、沉积结束后，降低束流到0，关闭靶材挡板和电子枪系统，关闭样品托的加热装置，自然冷却到室温，关闭分子泵及机械泵，充气到大气压，取出复合衬底；

七、将冷却后的复合衬底放置在红外退火炉中，控制退火温度为400～1000℃，通入N₂作为保护气，气体流速为20～40sccm，控制退火时间为0.5～2h进行退火，退火结束后，获得Ir(111)/α-Al₂O₃(0001)复合衬底。

2.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤一中在去离子水、无水乙醇和丙酮里进行超声清洗的时间均为10～30min。

3.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤二中Ir颗粒的纯度大于99.99％。

4.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤三中使腔体的真空度为3.0×10^-4～6.0×10^-4Pa。

5.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤四中升温使样品托中的α-Al₂O₃(0001)基底温度达到600℃，稳定温度5～10min。

6.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤五中控制电子枪高压为8kV。

7.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤五中控制Ir外延层的沉积速率为0.04～0.10nm/s。

8.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤五中沉积Ir外延层的厚度为120～200nm。

9.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤七中以20℃/s～35℃/s的升温速率升温至退火温度。

10.根据权利要求1所述的电子束蒸镀工艺制备外延单晶金刚石用Ir(111)复合衬底的方法，其特征在于步骤七中退火结束控制降温速率为2℃/s～30℃/s。