[发明专利]一种介稳态控制制备金刚石的方法

权利要求书

1.一种金刚石的制备方法，所述方法采用等离子体化学气相沉积法，在沉积台上进行沉积形成金刚石，其特征在于，所述制备方法包括设置温度控制系统，以及利用所述温度控制系统控制沉积过程中所述沉积台下方的温度自上而下按照设定的梯度递减，以及使得所述沉积台在沿沉积面延伸方向上的温度的变化低于5摄氏度；

其中，控制所述沉积台的下表面与其下方1cm处的温度差在100摄氏度与500摄氏度之间；

使得自所述沉积台的上表面向上1cm区域内，温度自下而上递增且递增梯度为50-500摄氏度/毫米。

2.根据权利要求1所述的金刚石的制备方法，其特征在于，控制所述沉积台的下表面与其下方1cm处的温度差在200摄氏度与400摄氏度之间。

3.根据权利要求1所述的金刚石的制备方法，其特征在于，在沉积过程中，控制所述沉积台的下表面的温度为650~1200摄氏度。

4.根据权利要求1所述的金刚石的制备方法，其特征在于，

所述温度控制系统包括温度调节单元和温度检测单元，其中，

所述的温度调节单元包括在所述沉积台的下方设置的导热台、冷阱台、设置于所述导热台与所述冷阱台之间且热阻可调的热阻调节台、用于对所述导热台的局部进行保温和/或加热的控温模块，所述导热台用于使所述沉积台在沉积面延伸方向上的温度趋于一致，通过开启所述控温模块可以对所述导热台的指定部位进行加热或保温，从而通过控制所述导热台的温度进而控制所述沉积台在沿沉积面延伸方向上的温度趋于一致；通过调节所述热阻调节台的热阻来调节所述沉积台下方温度的递减速率；

所述温度检测单元包括用于对所述导热台的上表面或者所述沉积台的下表面不同位置处的温度进行检测的第一检测模块、用于对所述导热台的温度进行检测的第二检测模块；

所述制备方法还包括将所述第一检测模块检测获得的温度信息与预设的温度要求进行比较，并在检测获取的温度信息不符合预设的温度要求时，开启所述的控温模块，对所述导热台进行局部保温或加热，直至温度符合要求；

所述制备方法还包括将所述第二检测模块检测获得的温度信息与预设的温度要求进行比较，并在检测获取的温度信息不符合预设的温度要求时，相应改变所述的热阻调节台的热阻，直至温度符合要求。

5.根据权利要求4所述的金刚石的制备方法，其特征在于，所述的温度控制系统还包括第一温度自动控制单元，所述第一温度自动控制单元分别与所述的第一检测模块、控温模块连接，所述第一温度自动控制单元接收所述第一检测模块的温度信号并相应控制所述的控温模块工作。

6.根据权利要求5所述的金刚石的制备方法，其特征在于，所述热阻调节台由泡沫金属、泡沫石墨中的一者或两者组成，通过外力能够控制所述泡沫金属或泡沫石墨的压缩状态来调节热阻；或者，所述的热阻调节台包括沿着上下方向分布的多个金属插片，相邻的两个金属插片在外力的作用下彼此之间相对能够滑动地接触，通过调节插片之间的接触面积可以调节热阻大小；所述制备方法还包括设置驱动机构的步骤，所述驱动机构用于给所述热阻调节台提供外力；

所述的温度控制系统还包括第二温度自动控制单元，所述第二温度自动控制单元分别与所述的驱动机构、所述第二检测模块连接，所述第二温度自动控制单元接收所述第二检测模块的温度信号并相应控制所述驱动机构工作。

7.根据权利要求4所述的金刚石的制备方法，其特征在于，在沉积过程中，控制所述冷阱台的上表面温度为20~30摄氏度，控制所述导热台的上表面的温度为650~1200摄氏度，且沿所述导热台上表面的延伸方向的温度变化不超过0.5摄氏度，控制所述导热台下表面的温度低于上表面的温度，且为250~700摄氏度。

8.根据权利要求4所述的金刚石的制备方法，其特征在于，控制所述导热台的温度递减梯度为20~50摄氏度/毫米。