掺杂金刚石薄膜及其制备方法、制备装置

本申请涉及金刚石薄膜制备，尤其涉及一种掺杂金刚石薄膜及其制备方法、制备装置。

背景技术：

1、掺杂金刚石薄膜通过在金刚石薄膜中掺杂其他元素以达到改变其性能的目的。相关技术中通常采用热丝化学气相沉积的方式制备掺杂金刚石薄膜，然而往往只能实现单一种类元素的掺杂，不利于掺杂金刚石薄膜的改性。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种掺杂金刚石薄膜及其制备方法、制备装置，旨在实现多种元素掺杂的掺杂金刚石薄膜的制备。

2、第一方面，本申请实施例提供一种掺杂金刚石薄膜的制备装置，包括：

3、第一主体，设有第一空腔，第一空腔用于放置基材和接入反应气体；

4、第一主体，设有第一空腔，所述第一空腔用于放置基材和接入反应气体；

5、加热组件，设于所述第一空腔；

6、第二主体，设有第二空腔，第一主体和第二主体之间设有开关阀，开关阀用于使得第一空腔和第二空腔在相连通和相隔绝的状态之间切换；

7、搬运组件，设于所述第二空腔，所述搬运组件用于在所述第一空腔和所述第二空腔连通时，将掺杂靶材从所述第二空腔运送至所述第一空腔或从所述第一空腔运送至所述第二空腔；

8、真空组件，用于对所述第一空腔和/或所述第二空腔抽真空；

9、激光发射组件，用于朝向位于所述第一空腔内的所述掺杂靶材发射激光。

10、可选地，所述搬运组件包括：

11、第一承载件，设于所述第二空腔，具有多个用于承载所述掺杂靶材的承载部；

12、末端执行件，用于连接于所述掺杂靶材；

13、第一驱动组件，至少部分设于所述第二空腔，传动连接于所述末端执行件，用于带动所述末端执行件活动至所述第一空腔。

14、可选地，所述搬运组件还包括：

15、第二驱动组件，至少部分设于所述第二空腔，传动连接于所述第一承载件，所述第二驱动组件用于带动所述第一承载件活动，以使多个所述承载部中的一者活动至第一预设位置。

16、可选地，所述第一驱动组件用于带动所述末端执行件沿第一方向活动，末端执行件位于第一承载件沿第二方向上的一侧，第一方向与第二方向不同；

17、所述搬运组件还包括：

18、第三驱动组件，至少部分设于所述第二空腔，所述第三驱动组件用于带动处于第一预设位置的所述承载部上的所述掺杂靶材沿所述第二方向的反向活动至第二预设位置，以及用于带动处于第二预设位置的所述掺杂靶材沿所述第二方向的正向活动至处于所述第一预设位置的所述承载部；所述第一方向与所述第二方向不同。

19、可选地，各所述承载部均设有贯穿所述第一承载件沿第二方向上相背两侧的通孔，所述通孔用于容置所述掺杂靶材；

20、所述第三驱动组件能够自所述通孔远离所述末端执行件的一端穿至所述通孔靠近所述末端执行件的一端。

21、可选地，所述第一主体和第二主体之间设有第三主体，所述第三主体设有通道，所述通道的两端分别连通所述第一空腔和所述第二空腔，所述第三主体设有所述开关阀，所述开关阀用于封闭或开放所述通道。

22、可选地，所述制备装置还包括第二承载件，所述第二承载件设于所述第一空腔并位于所述通道的延伸方向上，所述第二承载件用于承载所述掺杂靶材。

23、可选地，第一空腔设有网格结构，所述网格结构用于过滤所述掺杂靶材在所述激光照射下产生的物质；和/或，

24、所述第一空腔设有电磁组件，所述电磁组件用于产生电磁场，以过滤所述掺杂靶材在所述激光照射下产生的物质。

25、第二方面，本申请实施例还提供一种掺杂金刚石薄膜的制备方法，掺杂金刚石薄膜通过如用于第一方面的制备装置制备，制备方法包括：

26、将基材放置于所述第一空腔；

27、通过所述搬运组件将一所述掺杂靶材运送至所述第一空腔，控制所述开关阀以使所述第一空腔和所述第二空腔处于相隔绝的状态；

28、通过所述真空组件对所述第一空腔进行抽真空；

29、将所述反应气体接入所述第一空腔，并控制所述加热组件对反应气体加热；

30、控制所述激光发射组件朝向所述第一空腔内的所述掺杂靶材发射激光；

31、通过所述真空组件对所述第二空腔进行抽真空；

32、控制所述第一空腔和所述第二空腔处于相连通的状态；

33、通过所述搬运组件将所述第一空腔的所述掺杂靶材运送至所述第二空腔；

34、通过所述搬运组件再次将另一所述掺杂靶材运送至所述第一空腔，控制所述开关阀以使所述第一空腔和所述第二空腔处于相隔绝的状态。

35、第三方面，本申请实施例还提供一种掺杂金刚石薄膜，由第二方面所述的制备方法制备得到。

36、本申请实施例提供一种掺杂金刚石薄膜及其制备方法、制备装置，制备掺杂金刚石薄膜时，能够在将基材放置于第一空腔，控制搬运组件将一掺杂靶材运送至第一空腔，然后控制开关阀以使第一空腔和第二空腔处于相隔绝的状态，利用真空组件对第一空腔进行抽真空后，控制反应气体接入第一空腔，并控制加热组件对反应气体加热，使得反应气体分解生成碳原子，以及控制激光发射组件朝向第一空腔内的掺杂靶材发射激光，掺杂靶材在激光照射下产生掺杂物，掺杂物包含至少一种掺杂元素的原子或分子，碳原子和掺杂物在基材上沉积，之后可控制真空组件对第二空腔进行抽真空，然后控制开关阀以使第一空腔和第二空腔处于相连通的状态，搬运组件将第一空腔的掺杂靶材运送至第二空腔，然后将另一种掺杂靶材运送至第一空腔，实现掺杂靶材的更换，接着控制开关阀以使第一空腔和第二空腔处于相隔绝的状态，激光发射组件能够再次朝向第一空腔内更换后的掺杂靶材发射激光，掺杂靶材在激光照射下产生掺杂物，掺杂物包含与之前不同的掺杂元素的原子或分子，掺杂物在基材上沉淀，以得到掺杂多种掺杂元素的掺杂金刚石薄膜。并且在制备过程中，通过真空组件对第一空腔进行抽真空处理，减少第一空腔内的杂质，通过真空组件对第二空腔进行抽真空处理，减少掺杂靶材更换时对第一空腔的环境造成影响，以便于制备得到高质量的掺杂多种元素的掺杂金刚石薄膜。

技术特征：

1.一种掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，所述搬运组件包括：

3.根据权利要求2所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，所述搬运组件还包括：

4.根据权利要求3所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，所述第一驱动组件用于带动所述末端执行件沿第一方向活动，末端执行件位于第一承载件沿第二方向上的一侧，第一方向与第二方向不同；

5.根据权利要求4所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，各所述承载部均设有贯穿所述第一承载件沿第二方向上相背两侧的通孔，所述通孔用于容置所述掺杂靶材；

6.根据权利要求1-5任一项所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，所述第一主体和第二主体之间设有第三主体，所述第三主体设有通道，所述通道的两端分别连通所述第一空腔和所述第二空腔，所述第三主体设有开关阀，所述开关阀用于封闭或开放所述通道。

7.根据权利要求6所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括第二承载件，所述第二承载件设于所述第一空腔并位于所述通道的延伸方向上，所述第二承载件用于承载所述掺杂靶材。

8.根据权利要求1-5任一项所述的掺杂金刚石薄膜的制备装置，其特征在于，第一空腔设有网格结构，所述网格结构用于过滤所述掺杂靶材在所述激光照射下产生的物质；和/或，

9.一种掺杂金刚石薄膜的制备方法，其特征在于，掺杂金刚石薄膜通过如用于权利要求1至8任一项的制备装置制备，制备方法包括：

10.一种掺杂金刚石薄膜，其特征在于，由权利要求9所述的制备方法制备得到。

技术总结
本申请提供一种掺杂金刚石薄膜及其制备方法、制备装置。制备装置包括第一主体、第二主体、加热组件、搬运组件、真空组件以及激光发射组件。第一主体设有用于放置基材和接入反应气体的第一空腔。加热组件设于第一空腔。第二主体设有第二空腔，第一空腔和第二空腔能够通过开关阀在相连通和相隔绝的状态之间切换。搬运组件设于第二空腔，搬运组件用于在第一空腔和第二空腔连通时，将掺杂靶材从第二空腔运送至第一空腔或从第一空腔运送至第二空腔。真空组件用于对第一空腔和/或第二空腔抽真空。激光发射组件用于朝向位于第一空腔内的掺杂靶材发射激光。本申请的技术方案，旨在实现多种元素掺杂的掺杂金刚石薄膜的制备。

技术研发人员：韩培刚,陈启原,何斌,黄江涛,林立宇
受保护的技术使用者：深圳技术大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10