[发明专利]一种制备高sp3

权利要求书

1.一种制备高sp³碳碳键含量类金刚石薄膜的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、样品和磁铁的清洁处理；

其中选用的磁铁表面处磁场强度为40mT；

溅射靶材为高纯石墨靶，碳含量为99.999％；

衬底为石英片、单面抛光单晶硅片；

其中衬底的清洗程序为：无水乙醇超声清洗3次，每次超声10分钟，超纯水超声清洗3次，每次超声10分钟，高纯氮气吹干，放入真空腔内；

将石英片和单面抛光的单晶硅片固定样品架上，磁铁固定在样品架的另一面上；石英片和单晶硅片面对溅射石墨靶；

磁控溅射机利用机械泵、分子泵进行抽真空，直至真空腔体的真空度达到1.0×10^-4Pa。

步骤二、通过磁控溅射制备氮掺杂类金刚石薄膜

将石墨靶材进行预溅射用于去除靶材表面杂质，预溅射时靶材和衬底之间的挡板保持关闭状态；

预溅射的工艺条件为：溅射功率密度2W/cm²,溅射时间5分钟，溅射气体为高纯氩气，气体纯度为99.999％，氩气的流量为5～30sccm，溅射时的工艺真空度为0.5～5Pa；

类金刚石薄膜沉积，此时靶材和衬底之间的挡板保持开启状态，类金刚石薄膜完成在衬底上的沉积过程；

完成类金刚石薄膜沉积后，关闭磁控溅射的电源，关闭工艺气体流量阀，关闭靶材和衬底之间的挡板，关闭分子泵、真空泵；

真空腔内通入高纯氮气，直至腔体的真空消失达到大气压力；

取出类金刚石薄膜样品，放置在除湿柜中保存。

2.根据权利要求1所述的制备高sp³碳碳键含量类金刚石薄膜的方法，其特征在于：所述沉积过程工艺条件为：

使用射频电源或直流电源进行类金刚石薄膜的磁控溅射沉积；

磁控溅射真空腔内通入高纯氩气，纯度为99.999％和高纯氮气，纯度为99.999％的混合气体，氩气和氮气的混合气体比例范围100％：0～90％：10％，工艺真空度范围为0.1Pa～10Pa，最佳气压为2Pa；沉积时间0.5h～3h,溅射的靶材功率密度范围为1.0W/cm²～3.0W/cm²，薄膜厚度为100nm～5000nm.衬底和阴极靶之间的距离范围为3cm～15cm。

3.根据权利要求2所述的制备高sp³碳碳键含量类金刚石薄膜的方法，其特征在于：所述衬底和阴极靶之间的距离最佳为7cm。

4.根据权利要求1所述的制备高sp³碳碳键含量类金刚石薄膜的方法，其特征在于：对类金刚石薄膜中C-N键含量分析，利用光电子能谱仪分析40mT磁场强度下获得的类金刚石薄膜C元素结合能。