專利名稱：微波等離子低溫合成金剛石膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及微波等離子低溫合成金剛石膜的方法。
背景技術(shù)：
目前微波等離子低溫合成金剛石膜方法是電子回旋共振(ECR)方法，該方法利用很高磁場強(qiáng)度(900高斯左右)的磁場對微波等離子進(jìn)行約束，并且需要在低于0.1Pa的氣壓下合成金剛石，從而獲得250℃以下的低溫，但沉積速率非常慢，為了達(dá)到0.1Pa以下的氣壓需要復(fù)雜的真空系統(tǒng)，大大增加了設(shè)備成本和金剛石的合成成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微波等離子低溫合成金剛石膜的方法，該方法能夠在未增加外加磁場的情況下，實(shí)現(xiàn)低溫、低成本合成金剛石膜。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案，其步驟包括向微波等離子合成腔中充入Ar和H2；在600～750W的微波功率和900～1100Pa的氣壓下，氣體被電離形成等離子體；待等離子體穩(wěn)定后，向等離子腔中充入CH4，即可實(shí)現(xiàn)金剛石納米膜的沉積。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是在傳統(tǒng)沉積金剛石膜的碳?xì)湎到y(tǒng)中引入氬氣，由于其較低的電離能可以促進(jìn)低氣壓下微波等離子體的激發(fā)和穩(wěn)定，獲得高的電子密度而不提高電子溫度，從而實(shí)現(xiàn)低溫，由此在未增加外加磁場的情況下，提供了一種有別于現(xiàn)有技術(shù)的微波等離子低溫合成金剛石膜的方法。該方法具有工藝簡單、容易實(shí)施、沉積速率快等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
本方法利用CH4和H2作為沉積金剛石的主要?dú)庠?，在沉積時(shí)充入Ar，以提高微波等離子的電離度，從而降低微波等離子合成金剛石膜的合成溫度，從而實(shí)現(xiàn)低溫。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。
實(shí)施例1向微波等離子合成腔中充入40vol％的Ar和58vol％的H2，使之在微波功率700W、氣壓1000Pa時(shí)氣體被電離形成等離子體，待等離子體穩(wěn)定后，再向等離子腔中充入2vol％的CH4，即可在低溫下實(shí)現(xiàn)金剛石納米膜的沉積。
實(shí)施例2向微波等離子合成腔中充入40vol％的Ar和48vol％的H2，使之在微波功率700W、氣壓1000Pa時(shí)氣體被電離形成等離子體，待等離子體穩(wěn)定后，再向等離子腔中充入12vol％的CH4，即可在低溫下實(shí)現(xiàn)金剛石納米膜的沉積。
實(shí)施例3向微波等離子合成腔中充入40vol％的Ar和55vol％的H2，使之在微波功率700W、氣壓1000Pa時(shí)氣體被電離形成等離子體，待等離子體穩(wěn)定后，再向等離子腔中充入5vol％的CH4，即可在低溫下實(shí)現(xiàn)金剛石納米膜的沉積。
權(quán)利要求
1.一種微波等離子低溫合成金剛石膜的方法，其特征是所述方法包括以下的步驟(1)向微波等離子合成腔中充入Ar和H2；(2)在600～750W的微波功率和900～1100Pa的氣壓下，氣體被電離形成等離子體；(3)待等離子體穩(wěn)定后，向等離子腔中充入CH4，即可實(shí)現(xiàn)金剛石納米膜的沉積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子低溫合成金剛石膜的方法，其特征是向微波等離子合成腔中充入Ar和H2時(shí)，二者的體積比為1∶(1.2～1.45)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子低溫合成金剛石膜的方法，其特征是向等離子腔中充入CH4，其占所充入的氣體總體積量的2～12％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波等離子低溫合成金剛石膜的方法，其特征是在700W的微波功率和1000Pa的氣壓下，Ar和H2氣體被電離形成等離子體。
全文摘要
本發(fā)明是一種微波等離子低溫合成金剛石膜的方法，其步驟包括向微波等離子合成腔中充入Ar和H
文檔編號C30B23/08GK101024893SQ20071005124
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者周建, 王琳, 劉桂珍, 歐陽世翕 申請人:武漢理工大學(xué)