[发明专利]一种形成钻石膜的成核方法

说明书

技术领域

本发明关于一种在钻石膜成长过程中的成核方法，特别是关于一种将钻类烷与具有黏着溶剂结合的钻石膜成长的方法。

背景技术

钻石具有许多优越的性质，如宽能隙、化学惰性、高载子迁移率、极佳的生物兼容性、高声波传播速度、良好的透光性、高热传导率、和最大的硬度，使钻石成为一个具有广泛应用范围的候选者，如微电子、光学、磨润、热管理、生物医学、DNA传感器、制造工程等。

最近，发现成核是长出钻石薄膜的关键步骤。因此，有许多研究合成钻石膜和提高成核密度的方法，如刮痕法、离子束协助沉积法、和偏压辅助成核法。

然而，刮痕法会严重损伤基材表面，使得长出的钻石薄膜无法用于电子组件上。

此外，离子束协助沉积法会导致非晶碳伴随着奈米钻石颗粒的产生，亦有可能在非晶碳化层内形成钻石结晶，可能在钻石和基材之间造成不好的结晶方向，因此无法为电子组件提供具有良好方向的良好钻石膜。

至于偏压辅助成核法，虽然对基材表面造成的损伤程度小于刮痕法，但不适合高度粗糙表面的要求。在偏压辅助成核之前，仍需进行碳化的步骤，故会增加合成钻石的时间，偏压辅助成核法的另一个缺点是基板必须具有导电性，否则偏压辅助成核将无法进行。

发明内容

金刚烷(C₁₀H₁₆₎是一系列碳架构之一，其是一种非常稳定的结晶化合物，并且具有点组对称性，T_d。而且，金刚烷是一种最小可能的钻类烷(化学式为C(4n+6)H(4n+12)，其中n=0，1，2，3...)，含有由16个氢原子围绕的10个碳原子排列而成的一个钻石晶格网。因此，可使用如金刚烷和其衍生物的烷钻钻类烷，作为本发明的钻石膜的成核的核种。

本发明的一目的是提供一种在钻石膜成长过程中的成核方法。此方法包括下述的步骤：首先，提供钻石膜成核的一个基材，然后将钻类烷溶解在一种黏着溶剂内以形成一个混合溶液，将基材插入混合溶液内，使钻类烷经由黏着溶剂附着在基材上。

较佳地，黏着溶剂是乙二醇或二乙二醇。

较佳地，钻类烷是由金刚烷、双金刚烷、三金刚烷、四金刚烷、戊金刚烷、环己金刚烷、癸金刚烷、同分异构物和其衍生物等群组中所选出。

较佳地，将基材浸润至混合溶液中。

较佳地，本发明所揭示在钻石膜成长过程中的成核方法还进一步包括下述的步骤：首先，提供一个反应器，且反应器有一个密闭空间，在反应器内放入供钻石膜成长的基材，根据一个较佳的实施例，反应器的构造能进行一种微波等离子化学气相沉积技术。

较佳地，钻类烷与黏着溶剂之间重量百分比的比率是由10至100。

较佳地，基材是由Si、AlN、TiN、GaN、TiC和蓝宝石等群组中所选出。

本发明的另一个目的是提供以上述方法成核的一种钻石膜，较佳地，黏着溶剂是乙二醇或二乙二醇。较佳地，钻类烷是由金刚烷、双金刚烷、三金刚烷、四金刚烷、戊金刚烷、环己金刚烷、癸金刚烷、同分异构物和其衍生物等群组中所选出。

以下说明及图1A、图1B、图1C、图2A、图2B、图2C、图3A、图3B和图3C说明和了解本发明的特征和优点。

因此，关于本发明的优点与精神可以经由以下发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1A、图1B、和图1C显示根据本发明的一个较佳的实施例，在一个基材上一种在钻石膜成长过程中的成核方法。

图2A显示根据本发明的第一个实施例，在基材上成长的钻石膜的低倍率影像。

图2B显示根据本发明的第一个实施例，在基材上成长的钻石膜的高倍率影像。

图2C显示根据本发明的第一个实施例，在基材上成长的钻石膜的拉曼光谱。

图3A显示根据本发明的第二个实施例，在基材上成长的钻石膜的低倍率影像。

图3B显示根据本发明的第二个实施例，在基材上成长的钻石膜的高倍率影像。

图3C显示根据本发明的第二个实施例，在基材上成长的钻石膜的拉曼光谱。

具体实施方式

请参考图1A、图1B、和图1C。图1A、图1B、和图1C显示根据本发明的一个较佳的实施例，在一个基材上一种在钻石膜成长过程中的成核方法。

如图1A所示，提供钻石膜成核的一个基材10。较佳地，基材是由Si、AlN、TiN、GaN、TiC和蓝宝石等群组中所选出。即使用本发明提供的方法时，基材10的选择并不限于导电基材。