[发明专利]一种低表面粗糙度纳米金刚石膜的制备方法

摘要

一种低表面粗糙度纳米金刚石膜的制备方法，步骤如下：将抛光Si片超声清洗以除去杂质和污染物；采用射频磁控溅射法在Si衬底上沉积多晶Ti膜；采用丙酮、二甲基亚砜和纳米金刚石粉的悬浊液对衬底进行超声预处理；在沉积有纳米金刚石粉的Ti/Si基片上采用直流喷射CVD法制备纳米金刚石膜。本发明的优点是：该方法在衬底上制备的Ti过渡层，使金刚石粉分散的更均匀，使纳米金刚石成核更均匀，提高纳米金刚石膜的成核密度，降低纳米金刚石的表面粗糙度；采用悬浊液对衬底进行超声预处理，克服了以往纳米金刚石粉在酒精或丙酮中易沉淀，超声不均匀的现象；该制备方法工艺简单、成本低，有利于大规模的推广，具有重大的生产实践意义。

主权项

1.一种低表面粗糙度纳米金刚石膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将抛光Si片依次用超纯水、乙醇、丙酮、超纯水分别超声清洗15分钟，以除去Si片表面的杂质和污染物，最后用N2气吹干；2)将清洗后的Si基片作为衬底，采用射频磁控溅射法在Si衬底上沉积多晶Ti膜，溅射过程中采用纯度为99.99％的金属Ti靶材，本底真空度不大于1×10-6Pa，溅射功率为50-100W，Ar气流量为10sccm，溅射压强为0.5-1.5Pa，靶基距为5-8cm，衬底不加热，沉积时间为5-15min，在Si基片上沉积Ti过渡层，Ti膜厚度为20-60nm、晶粒尺寸为5-20nm、均方根粗糙度为0.5-1.0nm；3)将纳米金刚石粉加入丙酮和二甲基亚砜的混合液中得到悬浊液，将沉积Ti膜过渡层的Si基片放入上述悬浊液中超声震荡2-5h，再用去离子水超声清洗15min，得到沉积有纳米金刚石粉的Ti/Si基片；4)将上述沉积有纳米金刚石粉的Ti/Si基片放入带凹槽的石磨基台上，采用直流喷射CVD法制备纳米金刚石膜，工艺参数为：本底真空度不大于100Pa，分别通入H2、Ar和CH4，气体流量分别是H2为1.0-5.0slpm、Ar为1.0-6.0slpm、CH4为0.1-0.2slpm，腔压为3000-5000Pa，弧电压为110-120V，弧电流为80-100A，制备的纳米金刚石膜厚度为3-6μm，晶粒平均尺寸为100-150nm，均方根粗糙度约为10-30nm。