技术特征：
1.一种金刚石基稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于首先采用微波等离子体化学气相沉积(cvd)制备金刚石膜；随后经过激光平整化、抛光、酸煮以及丙酮和酒精清洗后获得热导率≥2000w/(m
·
k)的金刚石膜；再采用磁控溅射方式在金刚石单面镀制la掺杂稀土x2o3单层或多层功能薄膜，x代表er、y或nd，进而获得金刚石膜表面带有la掺杂稀土氧化物单层或多层功能薄膜材料。2.如权利要求1所述金刚石基稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于具体实施步骤为：步骤1：高质量cvd金刚石膜表面处理对采用微波等离子体cvd沉积设备制备高质量金刚石膜进行激光平整化、双面抛光等工艺处理，最后获得粗糙度低于1nm双面抛光cvd金刚石膜；步骤2：la掺杂稀土x2o3单层或多层功能薄膜制备对cvd金刚石样品进行酸煮，酸煮后用丙酮、酒精清洗，并快速转移到镀膜设备中，随后根据设定工艺在抛光后金刚石单面镀制la掺杂稀土x2o3单层或多层薄膜，进而能够实现金刚石表面沉积la掺杂稀土x2o3单层或多层功能薄膜制备。3.如权利要求2所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于步骤1所述获得双面抛光金刚石膜，具体步骤包括：首先对金刚石生长面进行激光平整化，切除生长面0.1-0.5mm厚金刚石，随后在抛光机上对金刚石膜进行双面抛光，先调整抛光盘转速为30-50hz对金刚石表面进行粗抛，粗抛时间为0.05-0.6h，随后再在抛光盘表面添加粒度为w2金刚石粉进行精抛，精抛时间为0.1-0.5h，最终获得表面粗糙度在0.2-1nm之间、热导率≥2000w/(m
·
k)双面抛光金刚石膜。4.如权利要求2所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于步骤2所述的酸煮、清洗步骤是：将步骤1所述双面抛光金刚石膜放入hno3:h2so4＝1:3-5混合酸溶液中进行酸煮30-60min，目的为了除去金刚石单晶膜表面石墨和其它杂质，待样品冷却后去酸液并依次转移到丙酮和酒精溶液中，分别超声10-30min，随后烘干放入到带有多靶头射频反应磁控溅射pvd设备中。5.如权利要求2所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于步骤2所述的la掺杂稀土x2o3单层或多层功能薄膜是在多靶头磁控溅射设备中镀制的，沉积la掺杂稀土x2o3单层或多层功能薄膜前磁控设备温度为400℃和背底真空为5.0
×
10-4
pa，增加沉积温度和高的真空有利高质量薄膜沉积；另外，需要对金刚石单晶衬底清理，通过偏压激发能量除去衬底表面杂质，偏压清洗参数具体为：ar：40sccm，电压：-800v，占空比：30％，频率：45khz，选择较高负偏压清洗衬底会更加彻底，清洗时间10-30min；清洗后再对材料纯度为99.95％靶材la靶和稀土x靶进行预处理。6.如权利要求2所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于步骤2对溅射材料靶材la靶和稀土x靶预处理，设定溅射功率为0-200w，ar气通量为30-45sccm，预处理时间20-25min；预处理会提高靶材溅射能力和沉积薄膜质量，随后再对la靶和稀土x靶进行预溅射，预溅射目的是为稳定溅射辉光，实现材料均匀和致密沉积；预溅射后进行la掺杂稀土x2o3单层或多层功能薄膜沉积。7.如权利要求2所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于步骤2所述的la掺杂稀土x2o3功能薄膜分为单层掺杂和多层掺杂。
8.如权利要求7所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于la掺杂稀土x2o3单层掺杂功能薄膜沉积，设定氧气与氩气的比值为1.0/40，x靶溅射功率设定为150-200w，la溅射功率设定为0-95w，la掺杂量通过溅射功率实现调控；la和x靶溅射同时进行，溅射厚度依据功能薄膜需求进行设定。9.如权利要求7所述金刚石表面沉积稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法，其特征在于所述la掺杂稀土x2o3多层掺杂功能薄膜沉积，设定氧气与氩气的比值为1.0/40，x靶溅射功率设定为150-200w，la溅射功率设定为0-95w；多层功能薄膜通过间歇性调控la靶溅射实现，每间隔5-10min暂停溅射，随后溅射10-30min，x靶一直处于稳定溅射；多层介质膜厚度依据功能薄膜需求进行设定。
技术总结
一种金刚石基稀土掺杂单层或多层功能薄膜的制备方法。本发明在金刚石表面镀制镧(La)掺杂单层或多层稀土氧化膜(X2O3，X代表稀土元素)，形成金刚石膜表面带有La掺杂单层或多层稀土氧化功能薄膜材料。首先对采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)制备的金刚石膜进行激光平整化、抛光、酸洗以及丙酮和酒精清洗后获得热导率≥2000w/(m
技术研发人员：李成明 操淑琴 黄亚博 马金彪 陈良贤 刘金龙 魏俊俊 郑宇亭
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/8/18