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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
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。
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公开(公告)号：CN111172508A
公开(公告)日：2020-05-19
申请号：CN202010113672.9
申请日：2020-02-24
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C16/02 , C23C16/27 , C23C16/455 , C23C16/56 , C30B25/20 , C30B31/18 , C30B29/04 , C30B29/64 , C30B33/02
Abstract: 本发明公开了一种提高金刚石对顶压砧压力极限的方法，涉及高压装置技术领域，具体地涉及一种金刚石对顶压砧。本发明通过在传统单晶金刚石高压压砧工作面生长周期性掺氮与不掺氮交替多层单晶金刚石，来提高金刚石压砧的韧性和硬度，从而提高压砧的使用压力极限。该多层化压砧主要包括基体、周期性掺氮和不掺氮单晶金刚石多层膜。基体是原始单晶金刚石压砧，周期性多层膜的单层厚度为10-2000nm。所述方法采用化学气相沉积(CVD)法周期性地通入氮气，通过交替掺杂与非掺杂层金刚石的生长，获得多层界面结构，实现压砧的增强增韧。本发明提供的压砧与单纯采用单晶金刚石的压砧相比，具有韧性高、使用压力极限显著提高等优点。
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公开(公告)号：CN107604324B
公开(公告)日：2019-11-12
申请号：CN201710861985.0
申请日：2017-09-20
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种用于离子传感器的氢终端金刚石表面电化学修复方法，属于半导体基础电路用基体材料制备领域。具体步骤为：a.利用氢气等离子体处理，使金刚石形成表面p型导电沟道，使其实现半导体化；b.采用真空蒸镀的方法在其光刻显影后的金刚石表面制备特定图案的电极，使氢终端金刚石实现电导通；c.将导线通过融焊法或银浆与金电极联结；d.在电极和导线上覆盖一层硅胶保护涂层，避免金属在强腐蚀酸碱溶液中受到损伤；e.将金刚石导线接于工作电极与对电极间，在不同离子溶液下模拟实际环境测试；f.将测试后的金刚石作为工作电极置于强无机酸溶液中，对其进行0～‑3V的负电位线性扫描。最终实现由于表面终端损伤而电阻升高的金刚石表面氢终端得到修复，使表面电阻下降。
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公开(公告)号：CN107419329B
公开(公告)日：2019-08-27
申请号：CN201710363710.4
申请日：2017-05-22
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种单晶金刚石表面原位n型半导体化全碳结构的制备方法，属于半导体基础电路用基体材料制备领域。工艺步骤为：a.利用机械抛光将单晶金刚石抛光至表面粗糙度低于1nm；b.酸洗并采用H2等离子体原位刻蚀，使籽晶表面形成微观形核点；c.将单晶金刚石基底置于钼托微槽内，样品表面至槽高度与样品和微槽间隙比例保持在0.5‑0.7之间；d.以单晶金刚石为籽晶，通过控制沉积工艺抑制含碳基团的空间传输与表面扩散，在单晶金刚石表面sp3结构下抑制抽取反应，依赖单晶金刚石的台阶与缺陷区，实现超纳米金刚石形核与生长；同时掺氮实现超纳米金刚石的n型掺杂，最终在未改变单晶金刚石籽晶原始条件下实现表面原位n型导电超纳米金刚石薄层的制备，形成一种全碳结构的金刚石半导体。
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公开(公告)号：CN107419329A
公开(公告)日：2017-12-01
申请号：CN201710363710.4
申请日：2017-05-22
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种单晶金刚石表面原位n型半导体化全碳结构的制备方法，属于半导体基础电路用基体材料制备领域。工艺步骤为：a.利用机械抛光将单晶金刚石抛光至表面粗糙度低于1nm；b.酸洗并采用H2等离子体原位刻蚀，使籽晶表面形成微观形核点；c.将单晶金刚石基底置于钼托微槽内，样品表面至槽高度与样品和微槽间隙比例保持在0.5-0.7之间；d.以单晶金刚石为籽晶，通过控制沉积工艺抑制含碳基团的空间传输与表面扩散，在单晶金刚石表面sp3结构下抑制抽取反应，依赖单晶金刚石的台阶与缺陷区，实现超纳米金刚石形核与生长；同时掺氮实现超纳米金刚石的n型掺杂，最终在未改变单晶金刚石籽晶原始条件下实现表面原位n型导电超纳米金刚石薄层的制备，形成一种全碳结构的金刚石半导体。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110453176A
公开(公告)日：2019-11-15
申请号：CN201910667303.1
申请日：2019-07-23
Applicant: 北京科技大学
IPC: C23C14/16 , C23C14/35 , C23C16/27 , C23C16/517 , C23C28/00
Abstract: 一种长寿命超纳米金刚石周期性多层涂层刀具的制备方法，属于涂层刀具的制造技术领域。该多层化刀具涂层主要包括基体、过渡层及周期性低掺氮和高掺氮超纳米金刚石多层膜。基体的材质主要是硬质合金类，过渡层厚度为100nm-800nm，多层膜的单层厚度均小于10nm。制备方法主要包括：基体表面预处理，选择合适的喷砂速度和喷砂粒径，对基体表面进行喷砂处理，经稀硫酸溶液清洗后，获得具有合适粗糙度的基体；然后在刀具表面镀Ti/Mo复合过渡层，提高界面结合力，降低界面内应力；之后在纳米级粉体悬浊液中超声以增加形核密度；最后通过周期性调整掺氮浓度制备含氮量不同的超纳米金刚石多层涂层。本发明刀具具有硬度高、韧性好、表面光滑、精度高、寿命长等优点。
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公开(公告)号：CN107275192B
公开(公告)日：2019-10-22
申请号：CN201710556211.7
申请日：2017-07-10
Applicant: 北京科技大学
IPC: H01L21/02
Abstract: 一种基于低成本单晶金刚石制备高性能金刚石半导体的方法，属于新型半导体制备技术领域。工艺步骤为：a.将市售廉价高温高压Ib型单晶金刚石衬底进行酸洗，去除表面夹杂物并形成钝化氧终结表面；b.采用微波氢等离子体短时处理活化金刚石表面并裸露出新鲜的C‑C悬挂键；c.采用微波等离子体化学气相沉积法在新鲜的金刚石表面外延生长高质量单晶金刚石薄层，主要通过引入具有自修复功能的氧原子，实现低位错密度与杂质含量的金刚石薄层外延；d.关闭碳源与氧源，采用微波氢等离子体处理外延生长后的金刚石表面，获得高的氢终结密度，在氢气气氛下冷却至室温，即获得高导电性能的金刚石半导体。本发明简化了工艺流程，降低了技术难度和生产成本，缩短了生产周期。
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公开(公告)号：CN107604324A
公开(公告)日：2018-01-19
申请号：CN201710861985.0
申请日：2017-09-20
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种用于离子传感器的氢终端金刚石表面电化学修复方法，属于半导体基础电路用基体材料制备领域。具体步骤为：a.利用氢气等离子体处理，使金刚石形成表面p型导电沟道，使其实现半导体化；b.采用真空蒸镀的方法在其光刻显影后的金刚石表面制备特定图案的电极，使氢终端金刚石实现电导通；c.将导线通过融焊法或银浆与金电极联结；d.在电极和导线上覆盖一层硅胶保护涂层，避免金属在强腐蚀酸碱溶液中受到损伤；e.将金刚石导线接于工作电极与对电极间，在不同离子溶液下模拟实际环境测试；f.将测试后的金刚石作为工作电极置于强无机酸溶液中，对其进行0～-3V的负电位线性扫描。最终实现由于表面终端损伤而电阻升高的金刚石表面氢终端得到修复，使表面电阻下降。
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公开(公告)号：CN107275192A
公开(公告)日：2017-10-20
申请号：CN201710556211.7
申请日：2017-07-10
Applicant: 北京科技大学
IPC: H01L21/02
Abstract: 一种基于低成本单晶金刚石制备高性能金刚石半导体的方法，属于新型半导体制备技术领域。工艺步骤为：a.将市售廉价高温高压Ib型单晶金刚石衬底进行酸洗，去除表面夹杂物并形成钝化氧终结表面；b.采用微波氢等离子体短时处理活化金刚石表面并裸露出新鲜的C-C悬挂键；c.采用微波等离子体化学气相沉积法在新鲜的金刚石表面外延生长高质量单晶金刚石薄层，主要通过引入具有自修复功能的氧原子，实现低位错密度与杂质含量的金刚石薄层外延；d.关闭碳源与氧源，采用微波氢等离子体处理外延生长后的金刚石表面，获得高的氢终结密度，在氢气气氛下冷却至室温，即获得高导电性能的金刚石半导体。本发明简化了工艺流程，降低了技术难度和生产成本，缩短了生产周期。
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公开(公告)号：CN114507858A
公开(公告)日：2022-05-17
申请号：CN202210094826.3
申请日：2019-07-23
Applicant: 北京科技大学
Abstract: 一种长寿命超纳米金刚石周期性多层涂层刀具的制备方法，属于涂层刀具的制造技术领域。该多层化刀具涂层主要包括基体、过渡层及周期性低掺氮和高掺氮超纳米金刚石多层膜。基体的材质主要是硬质合金类，过渡层厚度为100nm‑800nm，多层膜的单层厚度均小于10nm。制备方法主要包括：基体表面预处理，选择合适的喷砂速度和喷砂粒径，对基体表面进行喷砂处理，经稀硫酸溶液清洗后，获得具有合适粗糙度的基体；然后在刀具表面镀Ti/Mo复合过渡层，提高界面结合力，降低界面内应力；之后在纳米级粉体悬浊液中超声以增加形核密度；最后通过周期性调整掺氮浓度制备含氮量不同的超纳米金刚石多层涂层。本发明刀具具有硬度高、韧性好、表面光滑、精度高、寿命长等优点。
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