[实用新型]一种用于制备大尺寸金刚石薄膜的热丝支架

说明书

本实用新型涉及一种用于制备大尺寸金刚石薄膜的热丝支架。热丝支架包括上钼电极1，下钼电极2，陶瓷管3，热丝4，钼圆棒5，钼块6，绝热挡板7，钼螺丝8和高温弹簧9。将热丝安装在之架上并把整个支架竖直地放入真空腔中，之后上下钼电极与隔热档板后的铜电极柱14连接。本实用新型有效地克服了现有的热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜时，热丝易脆断和热丝弯曲形变造成的厚度、质量不均匀问题。

技术领域

本实用新型涉及金刚石薄膜制备领域，尤其涉及一种用于热丝化学气相沉积制备大尺寸金刚石薄膜的热丝支架。

背景技术

金刚石在所有物质中具有最高的硬度，室温下有最高的热导率，极低的热膨胀系数，高化学惰性，大的禁带宽度，最高的声传播速率，以及从远红外光区到深紫外光区的高透明性等十分优异的性能，使得金刚石具有广阔的应用前景，可以广泛地应用在汽车、航空航天，刀具，光学，高温电子等领域，是21世纪的新型功能材料。金刚石的禁带宽度为5.45eV,可在600℃的条件下工作，而硅在170℃时就失效，所以金刚石是制作高温电子器件的理想材料。金刚石的光学吸收在0.22μm左右，相当于真空紫外光波段，从此位置直到毫米波段，除位于～5μm附近由于双声子吸收而造成的微弱吸收峰（吸收系数～12.3cm-1）外，不存在任何吸收峰,因此金刚石的透射性和硬度允许它作为光学器件。在硬质合金刀具表面沉积一层金刚石薄膜，不仅极大地延长了刀具的使用寿命，加工质量也显著提高。除此之外，金刚石薄膜电极具有宽势窗，小的背景电流，高化学稳定性，可快速地电化学氧化分解污水中的有机物。然而，目前，我国的金刚石薄膜电极的制备还停留在实验室的小尺寸阶段，难以大规模应用在汽车、航空航天，刀具，光学，高温电子等领域，尤其在治理量为几十吨，上百吨工业废水的应用上。

热丝化学气相沉积法是制备大尺寸的金刚石薄膜的有效方法。但是，采用这种方法制备大面积的金刚石薄膜需要合理的热丝支架。水平布置的热丝在通电加热后，热丝会膨胀弯曲，下垂，从而改变了热丝与基底之间的距离，造成温度场不均，难以制备大面积的金刚石薄膜。中国专利（CN 202643836 U）公开了一种实用新型：支架包括了左右钼电极，带凹槽销钉，弹簧架等。每根热丝通过弹簧控制，达到平直。但是，弹簧直接与热丝连接，由于热线的温度高达2000^oC以上，在高温下弹簧的弹性性能容易改变，弹簧的应力发生变化，或失去弹性，或变硬，加上热丝加热后容易脆化，因此，在制备金刚石薄膜时，弹簧的应力变化容易造成热丝或断裂，或热丝没有得到充分拉伸，造成实验失败。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于制备大尺寸的金刚石薄膜的热丝支架。该实用新型克服了现有技术中的一些技术缺陷，提高了热丝的稳定性和均匀性，适合热丝化学气相沉积制备大面积金刚石薄膜，具有广阔的应用前景。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于制备大尺寸的金刚石薄膜的热丝支架，包括上钼电极1，下钼电极2，陶瓷管3，长度相等的热丝4，钼圆棒5，钼块6，绝热挡板7，钼螺丝8和高温弹簧9。上钼电极1和下钼电极2通过两根钼圆棒5连接固定；钼圆棒5与上钼电极1之间用绝缘陶瓷隔开，与下钼电极之间直接连接；上钼电极1在两根钼圆棒5之间布有等间距布置螺丝孔，螺丝孔的方向与上钼电极1的轴向垂直；钼块6上设有与上钼电极1上一侧的螺纹孔相对应的螺丝孔，且两端设有与钼圆棒5外径相等的圆孔，圆孔和螺丝孔的开口方向一致，垂直于钼块6的轴向方向；钼块6通过圆孔套在钼圆棒5上，并位于上钼电极1和下钼电极2之间；长度相等的热丝4通过钼螺丝8，一端固定在钼电极1的螺丝孔上，另一端固定在钼块6的螺丝孔上，等间距地垂直安置在上钼电极1和钼块6之间，所有的热丝4处于同一平面上；高温弹簧9套在钼圆棒5上，布置在钼块6和下钼电极2之间；陶瓷管3套在上钼电极1和下钼电极2的另一端，并同上钼电极1和下钼电极2一起垂直穿过绝热挡板7，且长度大于整个绝热挡板7的宽度。整个热丝支架以上钼电极1往下钼电极2方向，垂直地安置在反应腔室中。