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公开(公告)号：CN111517305B
公开(公告)日：2021-08-27
申请号：CN202010271353.0
申请日：2020-04-08
Applicant: 北京科技大学
IPC: C01B32/184 , C01B32/28 , C01B32/25 , H01L29/161
Abstract: 一种高载流子浓度的石墨烯/金刚石复合结构制备方法，属于宽禁带半导体材料技术领域。主要步骤为1)对单晶金刚石进行抛光酸洗；2)在单晶金刚石表面镀覆一层厚度为10‑50nm的镍、铜、铬或铜镍合金；3)采用直流喷射等离子体电弧炉对表面镀镍、铜、铬或铜镍合金单晶金刚石进行快速热处理；4)将快速热处理后的镀镍、铜、铬或铜镍合金单晶金刚石放置于稀酸中浸泡直至金属镍完全溶解，即得到所述石墨烯/金刚石复合结构。本发明采用直流喷射等离子体电弧炉替代普通管式炉，解决了现有技术中升温速率慢，所得石墨烯缺陷多，导电性差等技术问题。本发明中石墨烯/金刚石复合结构缺陷少，质量高，表面载流子浓度高，导电性好，有望满足高频高功率金刚石电子器件的应用。
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公开(公告)号：CN113161307A
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN202110431336.3
申请日：2021-04-21
Applicant: 北京科技大学
IPC: H01L23/367 , H01L23/373 , H05K7/20
Abstract: 一种封闭式全金刚石微槽道热沉的制备方法，属于半导体器件散热领域。基于直流电弧等离子体喷射CVD制备的高质量自支撑金刚石厚板，采用精准激光加工对其进行高低交错翅片结构雕刻成型。接着将钼丝置于低位翅片上，以填补低位翅片与高位翅片的高度差及高位翅片的横向间距。随后经过金刚石生长直至覆盖整个金刚石板并具有一定厚度。最终通过去除钼丝而获得封闭式全金刚石微槽道热沉。本发明所用金刚石厚板生长速度快、厚板均匀致密，质量优异。封闭式全金刚石微槽道换热能力强，能够大幅提升热沉部件的散热性能和应用场景多样性，以实现大功率、高热流、空间环境等极端条件下的有效热排散。
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公开(公告)号：CN113146158A
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN202110432577.X
申请日：2021-04-21
Applicant: 北京科技大学
IPC: B23P15/00 , C23C16/01 , C23C16/27 , C23C16/503
Abstract: 一种开放式全金刚石散热结构的制备方法，属于半导体器件散热领域。通过精密机加工以实现钼板的通孔结构。接着对高质量自支撑金刚石厚板进行激光切割而得到与钼板孔形相匹配的金刚石棒，并将其填充至钼板的通孔中。随后对填充金刚石棒的钼板上下表面分别进行金刚石生长，直至实现表面金刚石全覆盖并具有一定厚度。最终通过去除钼板而获得开放式全金刚石结构，以实现高热流密度、强热流冲击、宇航空间环境等极端条件下的有效热排散。本发明采用直流电弧等离子体喷射CVD技术制备出面积大、生长速度快、厚板均匀致密，质量优异的金刚石厚板，从而能够形成不同形状的金刚石棒，以满足不同尺寸及形状要求的开放式全金刚石散热结构的要求。
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公开(公告)号：CN112430803A
公开(公告)日：2021-03-02
申请号：CN202011280701.7
申请日：2020-11-16
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/27 , C23C16/02 , C23C16/56 , C23C16/511
Abstract: 一种自支撑超薄金刚石膜的制备方法，属于金刚石自支撑膜生长技术领域。工艺步骤为：a.以抛光后表面粗糙度低于30nm的金刚石膜为衬底，经化学气相沉积法在衬底表面沉积一层100‑3000nm超纳米金刚石薄层，引入高浓度的碳源，构筑的碳‑碳键网络层，有利于外延金刚石膜的形核与生长，实现高质量外延层生长；b.接着在其表面同质外延生长厚度为10‑300μm多晶金刚石膜，沉积结束后，根据要求对表面进行研磨抛光；c.然后对其进行热处理，在高温作用下超纳米金刚石在晶界处形成乱层石墨结构或非晶碳，从而形成平整稳定的石墨层；d.最后通过选择性刻蚀石墨层将衬底与外延层分离，解决了厚度10‑300μm的自支撑超薄金刚石膜的难以兼顾高质量、低表面光洁度、大尺寸的问题。
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公开(公告)号：CN110482482A
公开(公告)日：2019-11-22
申请号：CN201910670812.X
申请日：2019-07-24
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种绝缘图形化高导热金刚石散热器件的制备方法，属于电子器件制造领域。其工艺步骤为：a.将热导率大于1000W/mK，厚度200-3000μm，直径10-100mm的金刚石膜衬底进行研磨抛光，最终获得粗糙度为1nm-1um的金刚石表面；b.采用光刻工艺将掩模板上周期性目标图形转移到研磨抛光后的金刚石膜上，目标图形为金属化图形，图形尺寸精度0.1μm-1mm；c.通过高能激光烧蚀作用切割将周期性目标图案分离，使每个小尺寸金刚石样品上均布有目标图案，激光加工尺寸精度0.01-0.2mm；d.采用氢等离子体刻蚀将激光切割后的非金刚石相如石墨等刻蚀去除，去除表面石墨污染；e.通过在氧气气氛中加热去除金刚石表面的氢终端，从而实现图形化金刚石电子器件的绝缘，最终获得分离型图形化金刚石电子器件，满足散热组件应用要求。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108914088A
公开(公告)日：2018-11-30
申请号：CN201811146959.0
申请日：2018-09-29
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/27 , C23C16/503 , C23C16/448
Abstract: 一种制备高质量金刚石的气体循环系统及使用方法，属于材料制备领域。气体循环系统包括直流喷射等离子体化学气相沉积系统、气体供给系统、尾气循环系统、气体纯化系统。气体供给系统为两台直流喷射等离子体化学气相沉积装置提供原料气。尾气循环系统可将沉积系统中的尾气抽出，并供给到由氢气提纯仪组成的气体纯化系统，尾气经过提纯之后分离出高纯氢气和含氩、碳元素的混合气，其中高纯氢气供给回沉积装置，含氩、碳尾气作为原料气供给到其中一台沉积装置中沉积热沉级金刚石，另一台沉积装置可以实现高纯气体的供给，沉积光学级金刚石膜。通过上述过程，实现高纯氢气的循环使用，既可满足高质量金刚石膜的制备需求，也可降低制备成本。
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公开(公告)号：CN105525274A
公开(公告)日：2016-04-27
申请号：CN201610052136.6
申请日：2016-01-26
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/44
CPC classification number: C23C16/44
Abstract: 本发明公开了一种用于微波等离子体化学气相沉积装置的石英钟罩，所述石英钟罩，为下端圆柱形筒，上端为带有多个石英圆环的半球形封口；所述石英圆环呈水平阵列分布于半球形封口的中下部，且石英圆环的外径与圆柱形筒的外径相同，在外加风冷的条件下，该石英圆环起到增加散热的作用。应用本发明在微波等离子体化学气相沉积的过程中，能有效提高石英钟罩的散热能力，降低石英钟罩的温度，减缓活性基团在半球形封口内表面上的沉积，降低沉积物对等离子体放电的影响及对试样污染的倾向，有时降低石英钟罩温度，也会减轻等离子体对石英钟罩的刻蚀，采用本发明可适当提高输入的微波功率，提高试样的沉积速率和质量。
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公开(公告)号：CN115132561B
公开(公告)日：2023-04-28
申请号：CN202210623367.3
申请日：2022-06-02
Applicant: 北京科技大学
IPC: H01J37/32 , C23C16/511 , C23C16/27 , C23C16/458
Abstract: 一种环形阶梯同轴天线式微波等离子体化学气相沉积装置。包括：2.45GHz微波电源、矩形波导、三销钉调配器、短路活塞、同轴线模式转换器、环形阶梯同轴天线、环形石英窗、圆柱形微波谐振腔、测温窗口、观察窗口、进气口、排气口、冷却水口、可升降式衬底台结构、可升降式基台调谐结构。环形阶梯同轴天线由从上至下分别由三个不同直径的环形阶梯凹槽构成，对微波电场和等离子体具有压缩效应，使微波电场和等离子体在衬底表面上方分布更加均匀。环形石英窗安置于环形阶梯同轴天线下方，远离等离子体，提升设备真空性的同时避免了等离子对石英介质窗口的刻蚀。本装置用于制备单晶金刚石和多晶金刚石膜，可实现高功率、高腔压下金刚石单晶或大面积薄膜的高质量均匀沉积。
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公开(公告)号：CN113481595B
公开(公告)日：2022-04-15
申请号：CN202110634248.3
申请日：2021-06-07
Applicant: 北京科技大学
IPC: C30B29/04 , C23C16/27 , C23C16/511 , C30B25/00 , C30B28/14
Abstract: 一种M形同轴天线915MHz微波等离子体化学气相沉积装置。包括微波入口、上圆柱谐振腔、真空石英环、M形同轴天线、下圆柱谐振腔、测温窗口、第二调谐结构、排气口、第一调谐结构、沉积台、衬底、等离子体区、进气口、偏压电极。M形同轴天线的M形顶角对微波具有强汇聚作用，可提高微波耦合效率，并强化电场和等离子体强度。真空石英环置于M形同轴天线顶部。M形同轴天线底部中心放置偏压电极，偏压电极无需从M形同轴天线底部进一步突出就可形成强偏压电场，避免偏压电极伸出影响微波耦合；沉积台、第一调谐结构、第二调谐结构均可上下运动，调谐电场和等离子体。本装置主要用于制备单晶金刚石和多晶金刚石膜，可实现高功率、高或低腔压下单一等离子体高效沉积。
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公开(公告)号：CN112430803B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN202011280701.7
申请日：2020-11-16
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/27 , C23C16/02 , C23C16/56 , C23C16/511
Abstract: 一种自支撑超薄金刚石膜的制备方法，属于金刚石自支撑膜生长技术领域。工艺步骤为：a.以抛光后表面粗糙度低于30nm的金刚石膜为衬底，经化学气相沉积法在衬底表面沉积一层100‑3000nm超纳米金刚石薄层，引入高浓度的碳源，构筑的碳‑碳键网络层，有利于外延金刚石膜的形核与生长，实现高质量外延层生长；b.接着在其表面同质外延生长厚度为10‑300μm多晶金刚石膜，沉积结束后，根据要求对表面进行研磨抛光；c.然后对其进行热处理，在高温作用下超纳米金刚石在晶界处形成乱层石墨结构或非晶碳，从而形成平整稳定的石墨层；d.最后通过选择性刻蚀石墨层将衬底与外延层分离，解决了厚度10‑300μm的自支撑超薄金刚石膜的难以兼顾高质量、低表面光洁度、大尺寸的问题。
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