[发明专利]一种可以增强发光性能的类金刚石薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种可以增强发光性能的类金刚石薄膜的制备方法，包括：(1)预处理：清洗硅片表面杂质；(2)碱刻蚀：利用碱性溶液对所述硅片进行腐蚀，在硅片的表面形成倒金字塔结构；(3)硅衬底上沉积氧化膜：在有倒金字塔结构的硅衬底上沉积氧化锶薄膜，并在真空条件下退火，去除硅表面的氧化硅层；(4)硅衬底上生长类金刚石薄膜：除去氧化硅后，在氧化锶薄膜上沉积多晶型类金刚石薄膜；沉积多晶型类金刚石薄膜的工艺是：以石墨作为靶材，通入氩气，利用磁控溅射方法沉积形成多晶型类金刚石薄膜。本发明的方法采用在硅衬底上沉积氧化锶去除硅表面氧化硅层的方法，减少了类金刚石薄膜中非晶态的比例，提高了类金刚石薄膜的结晶质量。

技术领域

本发明涉及硬质薄膜材料的制备技术领域，具体涉及一种可以增强发光性能的类金刚石薄膜的制备方法。本发明也属于光电材料技术领域。

背景技术

类金刚石薄膜作为硬质薄膜材料的一类，具有一系列优异的性能，例如具有高硬度、高耐磨性、高热导率、高电阻率、良好的光学透明性、化学惰性等优点；这就使得类金刚石薄膜可广泛用于机械、电子、光学、热学、声学、医学等领域，具有明显的应用前景。硅材料是集成电路产业的基础材料，将类金刚石薄膜沉积到硅衬底上，将会大大促进类金刚石薄膜的应用推和广。

然而，在硅衬底表面沉积生长出具有静态结构甚至外延型的类金刚石薄膜所面临的主要难点是：单晶硅材料暴露在大气环境下，由于硅表面存在的硅悬挂键，这种硅悬挂键将会和大气中的氧气反应从而在硅表面生成1-2纳米厚的氧化硅层，该层氧化硅会阻止类金刚石薄膜的晶态生长，导致难以沉积形成类金刚石薄膜；另外单晶硅片表面粗糙度较低使得成核中心较少，也导致类金刚石薄膜的生长速率较低。

发明内容

针对现有技术中在硅衬底表面生长出具有静态结构甚至外延型的类金刚石薄膜所面临的因硅衬底表面存在氧化硅层以及因硅片表面粗糙度较低、成核中心较少，而导致的类金刚石薄膜难以生长成型以及生长速率较低等问题，本发明提供了一种类金刚石薄膜的制备方法，本发明的方法可以在硅衬底上生长出类金刚石薄膜，能够大幅提高硅衬底的发光性能，且制备工艺简单，成本低。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种可以增强发光性能的类金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)预处理：清洗硅片表面杂质；

(2)碱刻蚀：利用碱性溶液对所述硅片进行腐蚀，在所述硅片的表面形成倒金字塔结构；

(3)硅衬底上沉积氧化膜：在有倒金字塔结构的硅衬底上沉积氧化锶薄膜；然后在真空条件下进行退火，去除硅表面的氧化硅层；

(4)硅衬底上生长类金刚石薄膜：除去氧化硅后，在所述氧化锶薄膜上沉积多晶型类金刚石薄膜；沉积多晶型类金刚石薄膜的工艺是：以石墨作为靶材，通入氩气，利用磁控溅射方法沉积形成多晶型类金刚石薄膜。具体的，在氧化锶薄膜上沉积了类金刚石薄膜后，即可得到生长有类金刚石薄膜的硅衬底，本发明所得的这种硅衬底相较于普通的硅衬底，其发光性能得到了大幅的增强。具体的，这里所述的硅衬底即为硅片。

进一步的，所述可以增强发光性能的类金刚石薄膜的制备方法，步骤(1)预处理：采用无水乙醇和去离子水依次清洗硅片，去除硅片表面的颗粒物和有机杂质。

进一步的，所述可以增强发光性能的类金刚石薄膜的制备方法，步骤(2)碱刻蚀：利用碱性溶液对所述硅片进行各向异性腐蚀，在所述硅片的表面形成倒金字塔结构；所述的碱性溶液为浓度2.0～5.0wt％的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。