[实用新型]一种热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金刚石薄膜制备技术领域，具体为一种热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置。

背景技术

金刚石是一种特殊的物质材料，不仅具有非常稳定的化学性质，而且硬度在固体材料中最高。目前，将金刚石沉积到一定的基体材料上制作金刚石薄膜的最常见方法是化学气相沉积法(CVD)，包括热丝化学气相沉积、微波等离子体化学气相沉积、燃烧火焰法、直流等离子体喷射法等。其中，热丝化学气相沉积又称催化化学气相沉积，是一种新型材料制备方法，广泛应用于金刚石薄膜和硅薄膜等各种新材料的制备。

但是，现有的热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置中的热丝加热到一定温度后，会因受热发生弯曲、变形现象，甚至损坏，从而降低了热丝的使用寿命。此外，金刚石薄膜的沉积速度较慢，且均匀性较差，严重影响了金刚石薄膜产品质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置，不仅延长了热丝的使用寿命，还提高了沉积速率和成膜的均匀性、一致性，进而保证了金刚石薄膜的均匀度，解决了上述背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置，包括底座、沉积室、热丝、混气室和抽真空系统，所述底座上方安装有沉积室，所述沉积室内安装有支架，所述支架上设有基片台，所述基片台上设有衬底，所述支架两侧设有电极条，所述电极条之间安装有若干根热丝，所述电极条的另一端通过导线与电源相连接，所述沉积室通过导气管与混气室相连接，所述沉积室通过波纹管与抽真空系统相连接。

优选的，所述衬底为上端开口的容器，且衬底内部盛有离子液体。

优选的，所述热丝为金属钨丝或钽丝或其它耐高温电阻发热体材料。

优选的，所述导气管为抛光不锈钢管，且导气管上设有气体流量计。

优选的，所述波纹管上设有截止阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过将热丝与衬底之间保持相互平行，并将衬底内盛放有离子液体，延长了热丝的使用寿命，提高了沉积速率和成膜的均匀性、一致性，进而保证了金刚石薄膜的均匀度。

2、本实用新型通过设置抽真空系统，使得沉积室可获得较高真空环境，从而保证了金刚石薄膜的纯度，还具有设备结构简单、成本低等优点，易于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中的局部结构示意图。

图中：1-底座，2-沉积室，3-热丝，4-混气室，5-抽真空系统，6-支架，7-基片台，8-衬底，9-电极条，10-电源，11-气体流量计，12-截止阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2，本实用新型提供一种热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置技术方案：一种热丝化学气相沉积金刚石薄膜的装置，包括底座1、沉积室2、热丝3、混气室4和抽真空系统5，所述底座1上方安装有沉积室2，所述沉积室2内安装有支架6，所述支架6上设有基片台7，所述基片台7上设有衬底8，所述衬底8为上端开口的容器，且衬底8内部盛有离子液体，所述支架6两侧设有电极条9，所述电极条9之间安装有若干根热丝3，所述热丝3为金属钨丝或钽丝或其它耐高温电阻发热体材料，所述电极条9的另一端通过导线与电源10相连接，所述沉积室2通过导气管与混气室4相连接，所述导气管为抛光不锈钢管，且导气管上设有气体流量计11，所述沉积室2通过波纹管与抽真空系统5相连接，所述波纹管上设有截止阀12。

工作原理：首先，将热丝3固定在沉积室2内的两个电极条9上，热丝3到沉积室2内衬底8的距离为5cm，再将上端为开口且内部盛有离子液体的衬底8置于基片台7上，然后，通过抽真空系统5将沉积室2抽为高真空环境，并对热丝3通电加热至2000～2500℃高温，通过导气管向沉积室2内通入CH₄和H₂两种气体组成的原料气体，通过气体流量计11控制气体流量，在反应过程中，只需维持沉积室2内的气压不变，则整个沉积过程即可持续不断进行，最后，经过一系列复杂化学反应生长到需要的厚度时，停止反应气体的输入，并关闭电源10和抽真空系统5，结束金刚石薄膜的沉积过程。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。