公开(公告)号：CN114717534A

公开(公告)日：2022-07-08

申请号：CN202210320506.5

申请日：2022-03-29

Applicant: 北京科技大学

Inventor： 刘金龙 ,  屠菊萍 ,  产思义 ,  安康 ,  魏俊俊 ,  陈良贤 ,  郑宇亭 ,  张建军 ,  欧阳晓平 ,  李成明

IPC: C23C16/27 ,  C23C16/511

Abstract: 一种大面积超高硬度金刚石膜的制备方法，属于超硬材料领域。本发明采用等离子体化学气相沉积，通过在常规碳氢等离子体环境中间歇性通入氮气和氩气实现扰动，打破等离子体平衡态生长，在金刚石膜中引入大量层错、孪晶缺陷，高密度缺陷实现了金刚石膜超高硬度的显著增强。工艺步骤为：a.将衬底经过研磨和超声清洗预处理；b.采用等离子化学气相沉积设备，在氢氧等离子体环境中刻蚀衬底表面；c.在高浓度甲烷环境中进行金刚石形核，在衬底表面形成高密度晶核；d.在形核后的衬底表面沉积一层超纳米金刚石膜；e.在碳氢等离子体环境中生长金刚石膜时，间歇性通入氮气和氩气，扰动等离子体环境，实现具有高缺陷密度的金刚石膜沉积，使得金刚石膜硬度显著增强。

公开(公告)号：CN115161767B

公开(公告)日：2023-07-07

申请号：CN202210878345.1

申请日：2022-07-25

Applicant: 北京科技大学

Inventor： 刘金龙 ,  赵上熳 ,  产思义 ,  牟恋希 ,  王鹏 ,  郑宇亭 ,  陈良贤 ,  魏俊俊 ,  欧阳晓平 ,  李成明

IPC: C30B25/16 ,  C30B28/14 ,  C30B29/04

Abstract: 一种(100)/(111)取向复合的高性能金刚石半导体的制备方法，属于金刚石半导体材料领域。工艺步骤为：a.筛选位错密度大于106/cm2的(100)金刚石晶种；b.利用等离子体刻蚀，使位错露头；c.通过生长工艺控制，实现高密度多晶点的形成；d.表面精密抛光，形成(100)和(111)取向复合的金刚石材料；e.通过掺杂外延生长或者氢化处理，实现(100)和(111)取向的差异化导电，形成载流子迁移率和载流子密度综合提升的金刚石半导体。本发明利用(100)单晶金刚石衬底的位错缺陷，并调控微波等离子体化学气相沉积技术生长工艺，使得形核生长成具有(111)择优取向的多晶金刚石，从而形成(100)与(111)取向复合的金刚石材料，对材料与工艺要求简单，具有工艺的普适性。

公开(公告)号：CN120006385A

公开(公告)日：2025-05-16

申请号：CN202510010808.6

申请日：2025-01-03

Applicant: 北京科技大学

Inventor： 刘金龙 ,  屠菊萍 ,  王昱淇 ,  李聪 ,  赵云 ,  产思义 ,  邵思武 ,  李成明 ,  陈良贤 ,  魏俊俊 ,  张建军

IPC: C30B29/04 ,  C30B25/00

Abstract: 一种提升单晶金刚石半导体掺杂浓度的方法，属于半导体材料技术领域，具体是一种通过改进掺杂工艺提升单晶金刚石中半导体掺杂浓度的方法。本发明的制备方法为化学气相沉积法，工艺步骤为：a.单晶金刚石基体预处理，包括表面抛光、高温酸洗、超声清洗以及氢等离子体刻蚀；b.制备高掺杂浓度的单晶金刚石半导体，通过高频极短时间掺杂气体的快速掺入和抽出，引入掺杂原子，结合氧气加速杂质消耗，可有效促进掺入的掺杂原子形成间隙原子，显著提升载流子浓度，从而制备高浓度掺杂单晶金刚石半导体，并保持单晶金刚石良好的晶体质量。该单晶金刚石半导体可应用于高功率电子器件、高频通信、量子技术、传感器和极端环境设备等领域。

公开(公告)号：CN114717534B

公开(公告)日：2022-12-30

申请号：CN202210320506.5

申请日：2022-03-29

Applicant: 北京科技大学

Inventor： 刘金龙 ,  屠菊萍 ,  产思义 ,  安康 ,  魏俊俊 ,  陈良贤 ,  郑宇亭 ,  张建军 ,  欧阳晓平 ,  李成明

IPC: C23C16/27 ,  C23C16/511

Abstract: 一种大面积超高硬度金刚石膜的制备方法，属于超硬材料领域。本发明采用等离子体化学气相沉积，通过在常规碳氢等离子体环境中间歇性通入氮气和氩气实现扰动，打破等离子体平衡态生长，在金刚石膜中引入大量层错、孪晶缺陷，高密度缺陷实现了金刚石膜超高硬度的显著增强。工艺步骤为：a.将衬底经过研磨和超声清洗预处理；b.采用等离子化学气相沉积设备，在氢氧等离子体环境中刻蚀衬底表面；c.在高浓度甲烷环境中进行金刚石形核，在衬底表面形成高密度晶核；d.在形核后的衬底表面沉积一层超纳米金刚石膜；e.在碳氢等离子体环境中生长金刚石膜时，间歇性通入氮气和氩气，扰动等离子体环境，实现具有高缺陷密度的金刚石膜沉积，使得金刚石膜硬度显著增强。

公开(公告)号：CN115161767A

公开(公告)日：2022-10-11

申请号：CN202210878345.1

申请日：2022-07-25

Applicant: 北京科技大学

Inventor： 刘金龙 ,  赵上熳 ,  产思义 ,  牟恋希 ,  王鹏 ,  郑宇亭 ,  陈良贤 ,  魏俊俊 ,  欧阳晓平 ,  李成明

IPC: C30B25/16 ,  C30B28/14 ,  C30B29/04

Abstract: 一种(100)/(111)取向复合的高性能金刚石半导体的制备方法，属于金刚石半导体材料领域。工艺步骤为：a.筛选位错密度大于106/cm2的(100)金刚石晶种；b.利用等离子体刻蚀，使位错露头；c.通过生长工艺控制，实现高密度多晶点的形成；d.表面精密抛光，形成(100)和(111)取向复合的金刚石材料；e.通过掺杂外延生长或者氢化处理，实现(100)和(111)取向的差异化导电，形成载流子迁移率和载流子密度综合提升的金刚石半导体。本发明利用(100)单晶金刚石衬底的位错缺陷，并调控微波等离子体化学气相沉积技术生长工艺，使得形核生长成具有(111)择优取向的多晶金刚石，从而形成(100)与(111)取向复合的金刚石材料，对材料与工艺要求简单，具有工艺的普适性。