[发明专利]分析β‑SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法

权利要求书

1.一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于：所述方法采用中频磁控溅射技术在硬质合金基体上沉积SiC过渡层，通过控制Si靶的溅射功率和乙炔气体的流量来实现Si元素与C元素的反应，通过对沉积温度的调控，获得不同表面形貌和组织特性的β-SiC过渡层；利用热丝化学气相沉积在SiC过渡层表面沉积金刚石薄膜，利用扫描电镜观察样品的表面形貌，利用X射线衍射检测过渡层的组成、晶粒取向及结构变化，利用拉曼光谱表征金刚石薄膜的纯度和内应力的变化，利用微米压痕测试金刚石薄膜的机械性能；研究沉积温度对磁控溅射β-SiC过渡层表面形貌和组织特性的影响，探索低温沉积β-SiC过渡层表面形貌和组织特性对金刚石薄膜形核及生长的影响，澄清β-SiC过渡层影响金刚石形核及生长的作用机理。

2.如权利要求1所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于：所述方法通过分析β-SiC过渡层的SEM和XRD结果，探讨磁控溅射沉积温度变化对β-SiC过渡层组织形貌和组成成分的影响，通过比较不同沉积温度SiC过渡层上金刚石薄膜形核和生长情况，探索β-SiC过渡层组织结构对金刚石形核和生长的影响，通过比较金刚石薄膜的压痕，评价β-SiC过渡层变化对金刚石薄膜性能的影响，在上述分析的基础上，揭示金刚石在β-SiC表面形核和生长的作用机理。

3.如权利要求1所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)β-SiC过渡层样品制备；

2)分析沉积温度对β-SiC过渡层的影响：利用扫描电镜观察样品的表面形貌，利用X射线衍射检测过渡层的组成、晶粒取向及结构变化，通过分析β-SiC过渡层的SEM和XRD结果，探讨磁控溅射沉积温度变化对β-SiC过渡层组织形貌和组成成分的影响；

3)金刚石薄膜样品制备；

4)分析β-SiC过渡层对金刚石形核及生长的影响：利用拉曼光谱表征金刚石薄膜的纯度和内应力的变化，利用微米压痕测试金刚石薄膜的机械性能；通过比较不同沉积温度SiC过渡层上金刚石薄膜形核和生长情况，探索β-SiC过渡层组织结构对金刚石形核和生长的影响；

5)分析β-SiC过渡层对金刚石薄膜力学性能的影响：通过比较金刚石薄膜的压痕，评价β-SiC过渡层变化对金刚石薄膜性能的影响；

6)总结β-SiC过渡层对金刚石形核和生长的影响机理：在上述分析的基础上，揭示金刚石在β-SiC表面形核和生长的作用机理。

4.如权利要求1或3所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于，所述步骤1)中包括两个子过程：

a)基底预处理：利用硬质合金作为基底，沉积前，分别用丙酮和乙醇超声波对基底清洗10分钟；在-800V的偏压及40％占空比下，用Ar⁺清洗靶材和样品20分钟；

b)沉积过程：利用中频磁控溅射系统中的成对的Si靶来沉积SiC过渡层，炉体真空为3.0×10^-3Pa，沉积SiC过渡层时的炉体压力为0.3-0.5Pa，乙炔气体流量在40-200Sccm之间，偏压为-100V，真空比50％，Si靶电流25A，沉积温度分别为100℃、200℃、300℃和400℃。

5.如权利要求1或3所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于，所述步骤3)中利用热丝化学气相沉积在SiC过渡层表面沉积金刚石薄膜，所用气体为CH₄/H₂混合气体，沉积时间4h，整个沉积过程中的气压维持在3.0KPa左右，所用热丝直径为0.4mm，热丝温度2000℃，生长金刚石的基底温度为850℃，热丝和基底之间的距离为10mm。

6.如权利要求5所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于：所述CH₄/H₂混合气体的体积比为H₂：CH₄＝1:100。