超硬材料網

　　申請號：201610191161.2
　　申請人：天津理工大學
　　發明人：李翠平 楊保和 李明吉 李紅姬 錢莉榮 徐晟 戴瑋

　　摘要：一種低表面粗糙度納米金剛石膜的制備方法，步驟如下：將拋光Si片超聲清洗以除去雜質和污染物；采用射頻磁控濺射法在Si襯底上沉積多晶Ti膜；采用丙酮、二甲基亞砜和納米金剛石粉的懸濁液對襯底進行超聲預處理；在沉積有納米金剛石粉的Ti/Si基片上采用直流噴射CVD法制備納米金剛石膜。本發明的優點是：該方法在襯底上制備的Ti過渡層，使金剛石粉分散的更均勻，使納米金剛石成核更均勻，提高納米金剛石膜的成核密度，降低納米金剛石的表面粗糙度；采用懸濁液對襯底進行超聲預處理，克服了以往納米金剛石粉在酒精或丙酮中易沉淀，超聲不均勻的現象；該制備方法工藝簡單、成本低，有利于大規模的推廣，具有重大的生產實踐意義。 　　主權利要求：1.一種低表面粗糙度納米金剛石膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：1)將拋光Si片依次用超純水、乙醇、丙酮、超純水分別超聲清洗15分鐘，以除去Si片表面的雜質和污染物，最后用N2氣吹干；2)將清洗后的Si基片作為襯底，采用射頻磁控濺射法在Si襯底上沉積多晶Ti膜，濺射過程中采用純度為99.99％的金屬Ti靶材，本底真空度不大于1×10-6Pa，濺射功率為50-100W，Ar氣流量為10sccm，濺射壓強為0.5-1.5Pa，靶基距為5-8cm，襯底不加熱，沉積時間為5-15min，在Si基片上沉積Ti過渡層，Ti膜厚度為20-60nm、晶粒尺寸為5-20nm、均方根粗糙度為0.5-1.0nm；3)將納米金剛石粉加入丙酮和二甲基亞砜的混合液中得到懸濁液，將沉積Ti膜過渡層的Si基片放入上述懸濁液中超聲震蕩2-5h，再用去離子水超聲清洗15min，得到沉積有納米金剛石粉的Ti/Si基片；4)將上述沉積有納米金剛石粉的Ti/Si基片放入帶凹槽的石磨基臺上，采用直流噴射CVD法制備納米金剛石膜，工藝參數為：本底真空度不大于100Pa，分別通入H2、Ar和CH4，氣體流量分別是H2為1.0-5.0slpm、Ar為1.0-6.0slpm、CH4為0.1-0.2slpm，腔壓為3000-5000Pa，弧電壓為110-120V，弧電流為80-100A，制備的納米金剛石膜厚度為3-6μm，晶粒平均尺寸為100-150nm，均方根粗糙度約為10-30nm。
　　2.根據權利要求1所述低表面粗糙度納米金剛石膜的制備方法，其特征在于：所述丙酮和二甲基亞砜的混合液中丙酮與二甲基亞砜的體積比為1：1，金剛石粉的晶粒平均尺寸為5nm，納米金剛石粉與丙酮和二甲基亞砜的混合液的用量比為1mg：1mL。