[发明专利]金刚石单晶表面金属化处理的方法

摘要

本发明公布了一种金刚石单晶表面金属化处理的方法，该方法通过以下步骤实现：使用双辉等离子体渗金属技术，以Fe、Co或Ni作为源极靶材，轰击溅射金刚石单晶表面；然后使用酸溶液浸泡单晶去除残留的金属以及石墨；最后再使用双辉等离子体渗金属技术，以强碳化物金属作为靶材在上述金刚石单晶表面制备金属渗镀涂层。本发明通过利用双辉等离子体的轰击溅射作用和Fe、Co、Ni等铁族金属的石墨化催化作用，在单晶表面形成均匀分布的微坑，使表面粗化、活化，再利用强碳化物金属元素与金刚石表面部分碳原子反应形成化学键结合，提高表面金属化涂层与单晶金刚石的结合强度。轰击刻蚀与金属化处理使用一种装置即可完成，工艺简单、成本低，适合工业化生产。

主权项

1.一种金刚石单晶表面金属化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）使用双辉等离子体渗金属技术，以Fe、Co或Ni靶材作为源极，轰击溅射金刚石单晶表面，然后使用酸溶液浸泡金刚石单晶，以去除金刚石单晶表面残留的金属及石墨，即得表面粗化的金刚石单晶；具体处理方法为，将天然的或者通过高温高压法或者通过化学气相沉积（CVD）法生产的金刚石单晶分别用去离子水和酒精进行超声清洗，用热风吹干；将清洗后的金刚石单晶置于双辉等离子体渗金属设备的真空腔体内的基片台上，以Fe、Co或Ni靶材作为源极，控制金刚石单晶与靶材之间的距离为15‑25mm；待双辉等离子体渗金属设备的真空腔体抽真空至1Pa以下时，通入氩气作为保护气体和等离子体激发气体，其流量为30～500sccm，调节炉内压力为20‑200Pa；打开源极电源和阴极电源，控制压差为200‑400V，将金刚石单晶的温度升至500‑900℃，溅射3‑10min，之后随炉冷却；将溅射处理过的金刚石单晶浸泡在酸溶液中，待表面残留的金属及石墨完全侵蚀掉后，将其取出并使用去离子水和酒精分别进行超声清洗，用热风吹干，得到表面粗化的金刚石单晶；2）使用双辉等离子体渗金属技术，以强碳化物金属作为靶材，再在金刚石单晶表面制备金属涂层，即得成品；具体处理方法为，将所述表面粗化的金刚石单晶置于双辉等离子体渗金属设备的真空腔体内的基片台上，以强碳化物金属作为靶材，控制金刚石单晶与靶材之间的距离为15‑25 mm；待双辉等离子体渗金属设备的真空腔体抽真空至1Pa以下时，通入氩气作为保护气体和等离子体激发气体，其流量为30～500sccm，调节炉内压力为20‑200Pa；打开源极电源和阴极电源，控制压差为200‑400V，将金刚石单晶的温度升至700‑1000℃，金属化处理时间为5‑20min，之后随炉冷却；最后在粗化后的金刚石单晶表面上形成厚度为0.5‑5µm的金属化涂层，即得成品。