[发明专利]一种高迁移率n型超薄纳米金刚石薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高迁移率n型超薄纳米金刚石薄膜及其制备方法：采用热丝化学气相沉积方法(HFCVD)，在通过物理气相沉积(PVD)了过渡层的硅衬底上制备超薄纳米金刚石薄膜，过渡层的厚度为50‑100nm。以丙酮作为碳源，采用氢气鼓泡方式将碳源带入反应室腔体，生长时间约10‑30分钟，制备得到厚度200‑300nm的超薄纳米金刚石薄膜。对超薄纳米金刚石薄膜注入施主杂质离子，注入后的样品再进行低真空氧化退火，即得到所述具有新颖微结构的高迁移率n型超薄纳米金刚石薄膜。该结果对于实现金刚石薄膜在半导体器件、光电子领域、场发射显示器等领域的应用具有十分重要的意义和价值。

主权项

1.一种高迁移率的n型超薄纳米金刚石薄膜的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：(1)采用物理气相沉积方法在高阻硅衬底上沉积一层AlN过渡层，AlN厚度为50‑100nm；(2)通过热丝化学气相沉积方法，在步骤(1)沉积了AlN过渡层的高阻硅衬底上制备超薄纳米金刚石膜，以丙酮作为碳源，采用氢气鼓泡方式将碳源带入反应室腔体，碳源流量40‑100sccm，额外通入氢气流量150‑240sccm，反应腔体内温度为700‑900℃、热丝功率1800‑2400W、生长过程中不施加偏压，生长时间10‑30分钟，制备得到厚度200‑300nm，晶粒尺寸在10‑30nm的超薄纳米金刚石膜；(3)采用离子注入的方法，在步骤(2)得到的超薄纳米金刚石薄膜中注入施主杂质离子，得到离子注入后的薄膜；所述施主杂质离子为O、P或S离子；(4)将步骤(3)中得到的离子注入后的薄膜进行低真空氧化退火：真空度1000‑7000Pa，退火温度700‑1000℃，退火时间20‑50分钟，即可得到所述高迁移率的n型超薄纳米晶粒密堆积金刚石薄膜。