[发明专利]一种柱状阵列结构硼掺杂金刚石微纳米材料及其制备方法

权利要求书

1.一种柱状阵列结构硼掺杂金刚石微纳米材料，是在硅基底上制备的，其特征在于：硅基底为采用光刻技术在硅上形成单个柱高为5～20μm、柱直径为1～10μm、柱间距为2～10μm的柱状阵列结构，硅柱的轴向相互平行；在硅基底上先超声接种金刚石种子，再以甲烷为碳源、硼烷为硼掺杂剂、采用微波等离子体化学气相沉积法形成厚度为0.5～2μm的硼掺杂金刚石膜，制成柱状阵列结构硼掺杂金刚石微纳米材料，单个硼掺杂金刚石柱高度为5.5～22μm、直径为2～14μm、柱间距为0.4～8μm，硼掺杂金刚石柱轴向相互平行，形成有序的柱状阵列结构。

2.如权利要求1所述的柱状阵列结构硼掺杂金刚石微纳米材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

第一步，选择晶面为(101)或(111)或(110)的硅，采用光刻技术制备出具有单个柱高为5～20μm、直径为1～10μm、柱间距离为2～10μm的柱状阵列的硅基底；

第二步，对步骤一制备出的硅基底进行清洗、超声接种金刚石种子，金刚石种子溶液为0.5～5g金刚石粉分散在100mL的丙酮中，接种时间为10～30min；

第三步，接种过金刚石种子的硅基底放置在微波等离子体化学气相沉积反应室内，反应室抽真空后通入氢气使反应室压力上升到1000～2000Pa，再通入甲烷气和氢气稀释的体积浓度为0.5‰的硼烷气，氢气、甲烷气的流量分别为50～100sccm和1～10sccm，甲烷气与体积浓度为0.5‰的硼烷气的流量比为1∶5～1∶20，控制通入的气体逐步将反应压力升至4000～8000Pa，反应温度为500～1000℃，反应时间为2～8h。

3.如权利要求2所述的柱状阵列结构硼掺杂金刚石微纳米材料的制备方法，其特征在于，反应室的升温速度为5～20℃/min，反应结束后以5～20℃/min的速度降温至室温。