[发明专利]利用双基片台MPCVD装置将人体头发作为碳源生长单晶金刚石的方法

说明书

本发明公开了一种利用双基片台MPCVD反应装置将人体头发作为碳源生长出单晶金刚石的方法，包含如下步骤：第一步，提供人体头发、单晶金刚石衬底以及双基片台MPCVD反应装置；第二步，将单晶金刚石衬底放在下基片台凹槽处，人体头发绑成头发束通过传送装置置于上基片台中心孔内；第三步，反应装置内通入氢气，产生微波等离子体，调节装置工艺参数，头发束以一定速度伸出上基片台中心孔并进入等离子体中被刻蚀，同时进行单晶金刚石生长；第四步，利用激光切除单晶衬底，得到由人体头发为碳源制备的单晶金刚石；该方法采用微波等离子体化学气相沉积方法合成单晶金刚石，将头发作为碳源，通过在双基片MPCVD反应装置腔体内刻蚀人体头发的同时生长出单晶金刚石。

技术领域

本发明涉及金刚石制备的技术领域，尤其涉及一种利用双基片台MPCVD反应装置将人体头发作为碳源生长出单晶金刚石的方法。

背景技术

金刚石是当前世界上已知最硬的材料，其硬度大，熔点高，同时具有很好的声传播速度，热传导，高的弹性模具及不错的生物相容性等一系列的物理化学性质而备受关注。目前生长单晶金刚石主要以通入甲烷、氢气为主要气体，同时可选择性的通入氮气和氧气等气体。头发的主要成份是角质蛋白，约占97％，角质蛋白是由氨基酸所组成，氨基酸中碳含量一般都在60％以上，同时包含少量的氮元素和氧元素。而目前把头发转变为碳源气体术主要以电弧放电产生等离子体技术为主，所产生的等离子体会出现密度不易调节、功率不高、电子吸收能量的效率低等问题。

基于以上现象和问题，亟需一种可将头发气化与金刚石沉积集合在一个反应腔中完成，并且在头发气化过程中不会引入新的杂质，可以有效地将人体头发作为碳源生长出单晶金刚石的方法。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种利用双基片台MPCVD反应装置，可将头发气化与金刚石沉积集合在一个反应腔中完成，并且在头发气化过程中不会引入新的杂质，可以有效地将人体头发作为碳源生长出单晶金刚石。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用双基片台 MPCVD反应装置将人体头发作为碳源生长出单晶金刚石的方法，包含如下步骤：

第一步，准备双基片台MPCVD反应装置，单晶金刚石衬底，以及洁净干燥的人体头发；

第二步，将头发绑成头发束，并通过传送装置置于上基片台中心圆孔内，单晶金刚石衬底置于下基片台凹槽内；

第三步，将氢气通入双基片台MPCVD反应装置的反应腔中，利用微波激发气体放电产生等离子体，调节沉积装置的工艺参数，通过传送装置使头发伸入等离子体中并被刻蚀，产生的碳源气体进行单晶金刚石的生长；

第四步，利用激光切除单晶衬底，得到由人体头发为碳源制备的单晶金刚石。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的利用双基片台 MPCVD反应装置将人体头发作为碳源生长出单晶金刚石的方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，第一步所述的双基片台MPCVD反应装置中，上基片台中心有直径为2～3mm的穿孔，下基片台有放置单晶金刚石的凹槽。

作为上述技术方案的改进，第一步所述的双基片台MPCVD反应装置中，单晶金刚石衬底可以是天然金刚石，也可是CVD金刚石或HPHT金刚石作为衬底。

作为上述技术方案的改进，第一步所述的双基片台MPCVD反应装置中，头发的洁净度在SCP4级以上。

作为上述技术方案的改进，第二步中所述头发束的直径为 1.0～2.5mm。

作为上述技术方案的改进，第三步中所述下基片台温度在 750～1050℃，上基片台温度在150～200℃。

作为上述技术方案的改进，第三步中所述通过传送装置使头发以0.06～0.30m/h的速度伸入等离子体中并被刻蚀。