[发明专利]一种封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法

权利要求书

1.一种封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，其特征在于基于通过直流电弧等离子体喷射CVD技术制备的金刚石厚板，采用精准激光加工对金刚石厚板进行高低交错翅片结构雕刻成型；接着将钼丝置于低位翅片上，以填补翅片间高度差及高位翅片横向间距；随后经过金刚石再生长直至覆盖整个金刚石板；最终通过去除钼丝而获得封闭式全金刚石微槽道热沉；

所述封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：超厚CVD金刚石板的制备；

选用表面镀制过渡层的石墨衬底，将预先涂覆金刚石纳米微粉的衬底放入直流电弧等离子CVD腔室中以制备金刚石超厚板；

步骤2：金刚石厚板的研磨抛光；

为满足金刚石厚板的翅片结构加工的精准度，需将金刚石厚板通过研磨抛光过程使其表面粗糙度达到10nm-500nm之间；

步骤3：金刚石厚板的结构成型；

采用优化参数的Nd:YAG激光束流切割金刚石厚板，最终得到高低交错的翅片结构；

步骤4：填充钼丝；

采用钼质金属丝置于低位翅片上，最终钼丝与高位翅片共同形成水平的整体；

步骤5：金刚石的生长

将装有钼丝的具有翅片结构的金刚石厚板作为金刚石生长的基材，置于直流电弧等离子体CVD装置中，直至装有钼丝的具有翅片结构的金刚石厚板作为金刚石生长的基材上表面实现金刚石全覆盖，并保持金刚石生长至一定厚度；

步骤6：钼丝的去除

将再生长金刚石后的带有钼丝的封闭式金刚石微槽道结构通过酸处理实现钼丝的去除，得到封闭式全金刚石微槽道热沉。

2.如权利要求1所述的封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，其特征在于步骤1中，逐步增加等离子体电弧电源电流，使得石墨沉积衬底的温度达到金刚石的稳定生长温度(700-1200℃)，按比例(CH₄:H₂＝5％-8％)充入甲烷气体进行金刚石的形核20min-40min；随后降低甲烷比例(CH₄:H₂＝1％-2％)；持续20min-40min，以在不刻蚀已成形的晶核的情况下有效刻蚀掉非金刚石碳；再次以比例(CH₄:H₂＝5％-8％)充入甲烷气体进行金刚石的再形核，并重复上述步骤3-5次；随后保持甲烷比例(CH₄:H₂＝3％-5％)进行金刚石的外延生长。

3.如权利要求1所述的封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，其特征在于步骤3所述的激光参数为电流65-75A，激光频率100-200Hz，激光给进速度100-200mm/min；通过调节样品台沿X-Y方向移动和倾斜高度及小范围调节激光光束的开口角度实现金刚石激光雕刻。

4.如权利要求1所述的封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，其特征在于步骤4所述的钼丝的长度与金刚石微槽道热沉长度相同，并且横截面尺寸以确保能够填充高位翅片间的横向间距和低位翅片至上表面的间距。

5.如权利要求1所述的封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，其特征在于步骤5所述的金刚石生长以较低甲烷比例(CH₄:H₂＝1％-2％)，温度为700-1200℃条件下进行金刚石的外延生长，避免基材在高位金刚石翅片上表面部分的金刚石纵向生长过快；待表面金刚石完全覆盖后升高甲烷比例至(CH₄:H₂＝3％-5％)进行金刚石的外延生长并保持稳定生长。

6.如权利要求1所述的封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，其特征在于步骤6所述的酸处理可采用王水，盐酸和硫酸及硝酸的混合溶液超声清洗，或者是高温浓硫酸酸煮，最终使用丙酮及酒精超声清洗。