于杨磊，李崧博，安俊杰，包胜友，康惠元，康翱龙，魏秋平

高温氧化协同原位掺硼提升金刚石薄膜的亲水性

于杨磊，李崧博，安俊杰，包胜友，康惠元，康翱龙，魏秋平

(中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083)

用H2、CH4和B2H6气体作为气源，采用热丝化学气相沉积技术在单晶硅衬底上分别制备纯金刚石膜和含硼金刚石薄膜，然后在600～800 ℃高温氧化。通过扫描电镜、拉曼光谱及X射线衍射仪对金刚石膜层的形貌和成分进行表征，用常温接触角测试仪对其亲水性进行表征，研究高温氧化协同原位掺硼对金刚石薄膜亲水性的影响。结果表明，随高温氧化温度升高，膜层逐渐被刻蚀至出现微孔形貌，其中纯金刚石膜层在700 ℃下氧化后，接触角从68.1°降低至21.5°，膜层亲水性提高。随掺硼浓度提高，微孔逐渐消失，在(H2):(CH4):(B2H6)=97:3:0.4条件下制备的掺硼金刚石膜，并在800 ℃氧化处理后，具有最小接触角14.1°。在原位掺硼和高温氧化的协同作用下，膜层成分发生改变，同时金刚石完美构型出现缺陷，微孔形貌使金刚石膜层的表面能增大，从而有效提高金刚石薄膜的亲水性。

金刚石；热丝化学气相沉积；高温氧化；原位掺硼；亲水性

金刚石具有高热导率、低热膨胀系数、低密度、高硬度以及良好的化学稳定性等优异性能。在热管理材料领域，金刚石与高导热金属复合，可同时满足热管理材料所需的高导热、低膨胀和轻量化等要求[1]，已成为研究范围最广、成果最突出的第四代高性能金属基热管理材料[2−6]。而作为器件散热材料，金刚石膜层材料直接接触冷却液等传热体，膜层的亲水性极大地影响散热效果。……