一种制备镍‑氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法

摘要

一种制备镍‑氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法，属于金刚石气相沉积制备技术领域。利用喷射的射频放电等离子体来增强化学气相沉积，实现镍‑氮掺杂金刚石制备。将射频放电激发的等离子体以喷射的方式掠射衬底，通过调整工艺参数构建出稳定的等离子体边界层，实现掺杂原子浓度的可控沉积；另一方面，利用射频放电等离子体电场温和的特点，来保证多原子组态构型的稳定性以及保持衬底上掩模材料规则花样的完整性，从而实现掺杂原子的定位沉积。本方法可以满足多原子组态掺杂的要求。优点在于，实现了镍‑氮掺杂金刚石的规则分布生长，使掺杂金刚石的分布间距达到50μm的规则化分布。

主权项

一种制备镍‑氮掺杂金刚石的射频放电气相沉积方法，其特征在于，镍‑氮掺杂金刚石是在射频放电等离子体喷射化学气相沉积系统中进行的；其中采用射频电感耦合放电激发方法产生等离子体，等离子体的成分含有激发态碳原子、碳氢分子、氢原子以及掺杂的镍原子和氮原子，等离子体的电子温度在0.7‑2eV；等离子体的喷口几何形状为圆形，面积为3‑20厘米²；等离子体的运动轴线平行于水平方向，雷诺数为1200‑2400，等离子体以运动轴线与衬底法线夹角为60°～90°的角度掠射衬底表面；衬底为单晶金刚石，其表面具有由难熔金属形成的掩模，衬底的曝露晶面是(100)晶面，以机械镶嵌或者真空钎焊的方式固定在具有水冷功能的难熔金属衬底托架上，衬底的尺寸为1～6厘米²，衬底距等离子体喷口的距离为0.5～1.5厘米，衬底温度在650℃～1300℃之间，反应腔压强在6000～18000Pa之间。