CN119465395A 一种规模化制造超平多晶金刚石膜的方法 （香港大学）

本发明提供一种规模化制造超平多晶金刚面具有金刚石晶种的生长衬底上生长一层多晶金刚石膜；(2)将生长后的衬底裁剪下至少一部分，形成多晶金刚石膜与生长衬底接合的分界2(1)在表面具有金刚石晶种的生长衬底上，采用化学气相沉积法生长一层多晶金刚石(2)将表面生长有多晶金刚石膜的生长衬底裁剪下至少一部分，该裁剪操作使得在裁(4)拉动所述剥离操作端将所述多晶金刚石膜从所述生长衬底表面剥离下来，以使所3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中所述的金刚石晶种的粒径为2~O3与生长衬底接合的分界线的长度至少为所述多晶金刚石膜的生长表面的周长的1例如，为1012%;9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中面XRD衍射峰的位置更接近于单晶金刚石的标准(111)晶面XRD衍射峰；并且所述成核表面10.一种调控金刚石膜能带的方法，所述方法包括将权利要求1至9中任一项所述的方34[0003]掺杂金刚石可以进一步扩大其在电子器件中的应用，如掺杂硼的p型半导体和超[0006]金刚石膜主要是通过化学气相沉积(CVD)技术的同质和异质生长而制得。单晶金刚石(SCD)膜主要是通过在大块金刚石基底上的同质生长获得的，它代表了许多应用所需[0007]虽然SCD在铱上的异质生长已经在世界上有限的几个实验室中得到证实，但仍然2O3[0009]综上所述，单晶金刚石(SCD)极为严格的生长条件极大地阻碍了金刚石材料在大5[0012](1)在表面具有金刚石晶种的生长衬底上，采用化学气相沉积法生长一层多晶金[0013](2)将表面生长有多晶金刚石膜的生长衬底裁剪下至少一部分，该裁剪操作使得[0015](4)拉动所述剥离操作端将所述多晶金刚石膜从所述生长衬底表面剥离下来，以[0017]根据本发明提供的方法，其中，步骤(1)中所述的金刚石晶种的粒径可以为2~2O3界线的长度优选为衬底直径的2050％。6[0022]本发明的发明人经过大量实验研究发现，虽然不同厚度PCD膜的剥离性能与其机的剥离力与多晶金刚石膜的生长表面之间的夹角(将剥离胶带的剥离操作端的起始位置定膜从生长衬底表面剥离下来的速度可以为1～10mm/s。在本发明的优选实施方案中，步骤[0027]本发明方法制得的多晶金刚石膜的这些光学参数的水平与通过CVD方法生长的衍射峰；并且所述成核表面的(111)晶面拉曼光谱的半峰全宽(FWHM)小于所述生长表面的7[0039]图6为实施例2_5制得的不同厚度的多晶金刚石膜的生长表面(上方)和成核表面[0040]图7为实施例5制得的1000nm厚的多晶金刚石膜的生长表面(a)和成核表面(b)以及实施例6制得的1000nm厚的多晶金刚石膜的成核[0041]图8为(a)实施例2_5制得的不同厚度PCD膜的生长表面和成核表面的粗糙度统计[0050]图17为实施例5制得的多晶金刚石膜的生长表面和成核表面的摩擦系数(a)和生[0051]图18为厚度为500nm的多晶金刚石膜的生长表面和成核表面的折射率(a)和消光8[0061]衬底的预处理：用氢等离子体预处理硅表面，在1300W功率、35Torr腔压力和300sccmH2气流的条件下将2英寸硅晶片置于微波等离子体辅助化学气相沉积(MPCVD)装[0063]金刚石膜的CVD生长：将沉积有金刚石晶种的硅晶片置于MPCVD装置(Seki6350)[0067]将尺寸为10厘米×6厘米的剥离胶带与多晶金刚石膜的生长表面贴合，使其完全9膜的裂纹和完整性统计图。右侧的图分别是厚度为200nm(上方)和1000nm(下方)的多晶金离膜的完整率从100％降低至99.43这主要与生长基底的粘附力不同有关。方)和成核表面(下方)的SEM图像。由图5可以看出，生长表面存在各种大的晶粒(百纳米[0082]图7所示为实施例5制得的1000nm厚的多晶金刚石膜的生长表面(a)和成核表面[0083]通过图7的AFM图像可以看到，实施例5的多晶[0084]图8为(a)实施例2_5制得的不同厚度PCD膜的生长表面和成核表面的粗糙度统计较；以及(c)本发明方法与其他方法在薄膜尺寸和粗糙度方面的比较。通过对比不同厚度PCD膜的生长表面和成核表面的粗糙度，可以看到两种厚度的成核表面的粗糙度都小于[0085]3、采用光学椭偏仪测量实施例1的多晶金刚石膜的生长表面和成核表面的折射[0089]表1汇总了本发明方法制备的多晶金刚石膜与先前报道的多晶金刚石膜在表面粗[0092]通过表1中的数据可以看出，本发明方法得到的多晶金刚石膜具有很低的表面粗[0097]本发明方法剥离的多晶金刚石膜可以实现任意变形，而不受刚性生长基底的限[0100]为了考察多晶金刚石膜在不同弯曲程度下的导电性能，发明人将实施例7制备的[0101]图14为实施例7制得的4μm厚多晶金刚石膜在不同应变(a)和弯曲周期(b)下的电[0106]图17为实施例5制得的多晶金刚石膜的生长表面和成核表面的摩擦系数(a)和生[0107]图18为厚度为500nm的多晶金刚石膜的生长表面和成核表面的折射率(A)和消光