利索能及
我要发布
收藏
专利号: 201810246649X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高迁移率的n型超薄纳米金刚石薄膜的制备方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:

(1)采用物理气相沉积方法在高阻硅衬底上沉积一层AlN过渡层,AlN厚度为50-100nm;

(2)通过热丝化学气相沉积方法,在步骤(1)沉积了AlN过渡层的高阻硅衬底上制备超薄纳米金刚石膜,以丙酮作为碳源,采用氢气鼓泡方式将碳源带入反应室腔体,碳源流量40-

100sccm,额外通入氢气流量150-240sccm,反应腔体内温度为700-900℃、热丝功率1800-

2400W、生长过程中不施加偏压,生长时间10-30分钟,制备得到厚度200-300nm,晶粒尺寸在

10-30nm的超薄纳米金刚石膜;(3)采用离子注入的方法,在步骤(2)得到的超薄纳米金刚石薄膜中注入施主杂质离子,得到离子注入后的薄膜;所述施主杂质离子为O、P或S离子;(4)将步骤(3)中得到的离子注入后的薄膜进行低真空氧化退火:真空度1000-7000Pa,退火温度700-1000℃,退火时间20-50分钟,即可得到所述高迁移率的n型超薄纳米晶粒密堆积金刚石薄膜。

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)为:高阻硅片用干净的丙酮清洗两次,干燥后作为沉积AlN过渡层的衬底,将预处理好的硅衬底置于SPC-350多靶磁控溅射仪反应转台上,以高纯铝靶作为靶材,反应功率为80-120W,反应气压0.5-1.2KPa,通过流量计控制氮气流量在10-20sccm,氩气流量在5-20sccm,并将氮气、氩气通入到真空室中,通过转动分子泵的阀门来将真空室中的气压调节到工作气压,打开直流溅射电源缓慢增加功率,待Al 靶起辉成功之后,将溅射功率调节到所需功率开始溅射, 溅射时间10-30分钟,得到厚度为50-100nm的AlN过渡层。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述沉积了AlN过渡层的高阻硅衬底进行以下预处理:配置金刚石微粉和丙酮的混合溶液,混合溶液中金刚石微粉的加入量为0.1~0.5g/mL丙酮,将得到的沉积AlN过渡层的高阻硅衬底置于其中震荡40~

70min,之后再用干净的丙酮清洗两次,干燥后作为超薄纳米金刚石薄膜生长的衬底。

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述离子注入的工艺参数为:离子注入剂量为1011-1014cm-2、离子注入能量为60-100keV。

5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述退火温度为800-1000℃。

6.如权利要求1~5之一所述的制备方法制备的高迁移率的n型超薄纳米金刚石薄膜。

7.如权利要求6所述纳米金刚石薄膜,其结构特征为:晶粒尺寸在10-30nm,晶粒之间密堆积形成界面,非晶碳含量极少。