[发明专利]一种基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法

权利要求书

1.一种基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：籽晶筛选：选取尺寸厚度大小一致的单晶金刚石籽晶；

步骤二：籽晶预处理：采用浓硫酸和浓硝酸的混合液对金刚石籽晶进行恒温酸洗，然后分别用酒精、丙酮超声清洗，最后采用烘干机将金刚石籽晶烘干；

步骤三：加工反应腔腔室，反应腔室包括腔壁、顶板和基部，基部上设置有基板、出气口、升降沉积台，基板为第一升降器，升降沉积台上设置有第二升降器，第一升降器和第二升降器独立运行，反应腔室的上腔壁与顶板间角度θ范围为120-180°；

步骤四：将微波等离子体反应器腔门打开，将放置有仔晶的钼衬底置于升降沉积台中间，关闭腔门，对反应腔室进行抽真空处理，本底真空抽至1pa以下；

步骤五：通入氢气，调节反应气压为1-3kPa，开启微波电源，调节微波输入功率为600W-1000W，激发等离子体；

步骤六：分别调节第一升降器和第二升降器的高度；

步骤七：调节功率和反应气压，使反应气压和功率数值比保持在2/1-3/1区间内缓慢上升；当金刚石籽晶温度处于800-1100℃区间内时，停止上升；

步骤八：通入甲烷，进行金刚石沉积，持续生长；通过下调功率和反应气压来控制温度区间，在下降过程中，反应气压和功率数值比仍保持在2/1-3/1区间内缓慢下降；

步骤九：关机处理，关闭甲烷，在氢等离子体的环境下，保持反应气压和功率数值比在2/1-3/1区间内缓慢下降，直至关机。

2.根据权利要求1所述的基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法，其特征是：所述步骤六中第一升降器升降高度范围为0-15mm，第二升降器升降高度范围为0-5mm。

3.根据权利要求1所述的基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法，其特征是：所述步骤三中角度θ为120°时，所述步骤七、步骤八、步骤九中的反应气压和功率数值比为2.2:1。

4.根据权利要求1所述的基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法，其特征是：所述步骤三中角度θ为145°时，所述步骤七、步骤八、步骤九中的反应气压和功率数值比为2.5:1。

5.根据权利要求1所述的基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法，其特征是：所述步骤三中角度θ为150°时，所述步骤七、步骤八、步骤九中的反应气压和功率数值比为3:1。

6.根据权利要求1所述的基于微波等离子体反应器合成金刚石的方法，其特征是：所述步骤三中角度θ为180°时，所述步骤七、步骤八、步骤九中的反应气压和功率数值比为2:1。