多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法及用于其中的反应气体输送装置。所述方法以硅、碳化硅或氮化硅陶瓷、硬质合金、以及高熔点金属材料(钨、钽、钼、钛等)为衬底，以CVD法为沉积手段，在反应气体氢气和丙酮(或丙酮和甲醇)蒸汽中同时添加含Si、含Si和含N、含Si和含B或含Si、含N和含B的有机化合物，形成多元掺杂体系；反应得到了亚微米或纳米级金刚石薄膜涂层，涂层厚度可在10～50μm之间调节。该薄膜具有耐磨、耐腐蚀、绝缘电阻高(不掺硼场合)、表面光滑、摩擦系数小、易研磨抛光等特点，即兼有微米金刚石和纳米金刚石涂层的双重优点。

主权项

一种多元掺杂热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜的方法，所述方法包括将衬底材料预处理后，置于热丝化学气相沉积装置的反应室内，在其表面沉积金刚石薄膜，其特征在于，通入所述反应室中的反应气体包括氢气以及碳源气体，所述碳源为丙酮、或者为丙酮和甲醇的混合物，由氢气通过鼓泡法将碳源的蒸汽带出形成碳源气体输送至反应室；所述碳源气体掺杂有以下原子组合中的一种：Si和N、Si和B、Si和N以及B原子；掺杂Si原子是通过在碳源中掺入硅化合物而得，所述硅化合物为四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷；所述碳源气体掺杂Si和N原子时，Si/C、N/C原子比均为0.1～3:100；所述碳源气体掺杂Si和B原子时，Si/C、B/C的原子比均为0.1～3:100；所述碳源气体掺杂Si和N以及B原子时，Si/C、N/C、B/C的原子比均为0.1～3:100。所述碳源气体掺杂Si和N原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物和氮化合物而得；所述碳源气体掺杂Si和B原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物和硼化合物而得；所述碳源气体掺杂Si和N以及B原子时，所述碳源气体为在碳源中掺入硅化合物、氮化合物和硼化合物而得；所述硅化合物、氮化合物、硼化合物与碳源互溶。