[发明专利]一种硼掺杂金刚石超导材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种硼掺杂金刚石超导材料的制备方法，包括以下步骤：采用传统的合成硼掺杂金刚石膜工艺对内腔体预处理，干净的衬底放到预处理完毕的内腔中的衬底托上，采用传统热灯丝化学气相沉积方法进行沉积金刚石膜过渡层，沉积生长条件：在衬底上施加偏压为零，通入甲烷与氢气两路反应气体，这两路气体的比例为(2-10)∶100体积比，通过调节衬底与灯丝间的距离使衬底温度在800-1000℃范围内，反应气压为20-60Torr，生长时间0.5-1.5小时；维持沉积金刚石膜过渡层的生长条件，继续生长硼掺杂金刚石超导膜至少3小时，得到硼掺杂金刚石超导材料。该方法既具有低成本和高灵活性、又得到更高载流子浓度和更高超导转变温度的硼掺杂金刚石超导材料。

主权项

1. 一种制备硼掺杂金刚石超导材料的方法，在热灯丝化学气相沉积系统中进行，包括以下步骤：1)首先采用传统的合成硼掺杂金刚石膜的方法对沉积系统内腔体预处理：其中预处理条件：通入甲烷、氢气及携带硼酸三甲脂的氢气三路气体，这三路气体的混合比例为(2-10)∶100∶(1-20)体积比，其中携带硼酸三甲脂的氢气与甲烷的比例为(0.5-2)∶1体积比，反应气压为20-100Torr，灯丝温度为2000-2300℃，处理6-60小时；2)在衬底上沉积生长非掺杂的金刚石膜过渡层：取镜面抛光的衬底，清洗干净后放置到步骤1)预处理完毕的热灯丝化学气相沉积系统内腔中的衬底托上，采用传统热灯丝化学气相沉积方法进行沉积生长金刚石膜过渡层，其中生长金刚石膜过渡层的具体条件为：在衬底上施加偏压为零，通入甲烷与氢气两路反应气体，这两路气体的比例为(2-10)∶100体积比，灯丝温度大约为2200℃，通过调节衬底与灯丝间的距离使衬底温度在800-1000℃范围内，反应气压为20-60Torr，生长时间0.5-1.5小时，在衬底2上得到沉积一层非掺杂的金刚石膜过渡层，所述的金刚石膜过渡层的厚度为200纳米到1000纳米；3)制备硼掺杂金刚石超导膜：在步骤2)沉积生长得到的金刚石膜过渡层上继续生长硼掺杂金刚石超导膜，沉积生长条件是：维持步骤2)中沉积金刚石膜过渡层的生长条件不变，在衬底上施加偏压为零，通入甲烷与氢气的比例为(2-10)∶100体积比，衬底温度在800-1000℃范围内，反应气压为20-60Torr；同时再向甲烷/氢气混合气体通入携带硼酸三甲脂的氢气，所通入的这路气体与甲烷的比例为(0.5-2.5)∶1体积比，生长时间至少为3小时，得到掺杂金刚石超导膜层厚度在2微米到100微米的硼掺杂金刚石超导材料。