CN111232972B - 一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，属于半导体材料领域。步骤如下：a.利用高本底真空微波等离子体化学气相沉积装置，通过等离子体中引入低浓度硼源实现金刚石膜P型半导体的生长；b.制备态硼掺杂金刚石膜经精细研磨获得低于500nm粗糙度的表面；c.使用电感耦合等离子氧等离子体和氯等离子体对研磨后的金刚石膜进行无掩模刻蚀，制备出硼掺杂金刚石纳米线阵列；d.采用氢等离子体刻蚀处理的方式进行氢化，使硼掺杂金刚石纳米线阵列表面导电；e.对硼掺杂金刚石纳米线阵列进行超声分散并使单根金刚石纳米线吸附在绝缘衬底上，实现单根硼掺杂金刚石纳米线的制备。本发明通过电感耦合等离子体刻蚀制备了金刚石纳米线，提高了比表面积和载流子浓度，提升了金刚石导电性。

Description

一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法
技术领域
本发明属于半导体材料领域，涉及一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法。
背景技术
随着通信技术向着极高频、超大容量方向发展，要求通讯卫星上的关键部件如信号接收端与发射端，在极高频率、超大功率下工作。此时传统的半导体材料如Si、GaAs等已难以胜任。相比而言，金刚石材料由于具有宽带隙(5.5eV)、高载流子迁移率(特别是空穴迁移率比单晶Si、GaAs高得多)、低介电常数(5.7)、高的Johnson指标和Keyse指标(均高于Si和GaAs十倍以上)等等，成为极高频超高功率领域应用的最佳材料选择，因此也被誉为第四代半导体。
虽然金刚石通过掺杂可呈现n型导电和p型导电，性能远超GaAs，GaN和SiC等材料，是目前最有希望的宽禁带高温半导体材料，但在实际高温系统应用中仍需克服长期可靠性的难题。且晶体质量较高的大尺寸金刚石制备与掺杂较困难，减缓了金刚石半导体技术的发展。目前公认的有效p型掺杂为硼、n型掺杂为磷(尚不成熟)。然而硼掺杂金刚石的电离能约为0.36eV，在室温下难于完全电离。而高的硼掺杂浓度又将出现空间电荷限制电流特性，使得导电性能下降。
多晶金刚石排列不规则的结构会产生大量的位错与缺陷，这些位错与缺陷会阻碍载流子的迁移，且多晶硼掺杂金刚石的硼原子通常富集在晶界在多晶金刚石中分布及其不均匀，从而会影响金刚石的电学性能。因此国内提出了使硼掺杂金刚石膜在空气中退火的方法来提高薄膜表面的金刚石含量从而提高导电性的方法(国家发明专利：10486263A，2015)，也有人提出使硼掺杂金刚石膜在真空中退火使金刚石晶界中的硼原子扩散到晶粒中，从而提高硼掺杂金刚石膜的导电性(国家发明专利：101956178A，2011)，但是目前硼源的浓度不易控制，高的掺硼浓度不仅会出现空间电荷限制电流的特性还会使薄膜的缺陷和杂质增多从而使硼掺杂薄膜的导电性能降低，低浓度激活的载流子浓度比较低。国内也有人提出制备单晶硼掺杂金刚石层(国家发明专利：1612955A，2005)，但低含量硼掺杂会受到金刚石晶体质量影响，载流子激活浓度低，导电性差；过量的硼掺杂会使单晶金刚石的晶格受到破坏并产生缺陷，性能和质量也会受到影响，不利于应用到电子器件中。因此可以通过制作硼掺杂金刚石纳米线与氢化结合的方法来提高导电性能，实际掺硼过程中的硼浓度不宜太高，应该在1020cm-3以下。
发明内容
为了解决硼掺杂金刚石导电性能不佳的问题，本发明的目的在于提供一种高质量单根硼掺杂金刚石纳米线的方法来提高硼掺杂金刚石的导电性。通过对一定粗糙度的硼掺杂金刚石进行等离子体刻蚀制备金刚石纳米线，提高金刚石晶体质量和比表面积，进一步通过纳米线表面构建氢终结，引起表面导电性增强，结合体导电性，最终实现高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备。
一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于等离子体刻蚀金刚石是优先沿着金刚石的晶界处和晶面缺陷处进行刻蚀，得到高质量的单根硼掺杂金刚石纳米线，其有较大的比表面积的性质增加了载流子的密度，因此能够有更高的导电性；具体包括以下步骤：
步骤1：硼掺杂金刚石膜的沉积；
1.1硅衬底预处理：采用抛光硅片作为衬底，首先使用氢氟酸酸稀释溶液超声清洗，以去除表面的氧化硅层；再使用金刚石粉丙酮悬浊液超声后将衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗烘干；
1.2硼掺杂金刚石膜的形核：将步骤1.1预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行硼掺杂金刚石膜的沉积；在利用分子泵获得高本底真空后，在氢气下激发等离子体，待衬底温度达到一定温度后通入甲烷并且由氢气作为载气通过鼓泡法将硼酸三甲酯带入腔室进行形核；
1.3硼掺杂金刚石膜的生长：硼掺杂金刚石的形核完成后，进行低硼浓度掺杂的金刚石膜生长；
步骤2：研磨；
将所沉积的掺硼金刚石膜进行研磨，获得低粗糙度的硼掺杂金刚石膜表面；
步骤3：硼掺杂金刚石膜表面洁净化；
对研磨后硼掺杂金刚石膜表面进行超声清洗，以去除由于机械研磨残留的金刚石粉，之后将硼掺杂金刚石膜置于硫酸和硝酸的混合溶液中煮沸，以去除由于研磨过程中残留的研磨盘的磨屑；
步骤4：硼掺杂金刚石纳米线阵列的制备；
将经过酸洗处理后的硼掺杂金刚石薄膜放入电感耦合等离子体反应离子装置中使用氧气和氯气进行无掩模刻蚀，制备硼掺杂金刚石纳米线阵列；
步骤5：硼掺杂金刚石纳米线阵列的氢化
为进一步增强硼掺杂金刚石导电性，将硼掺杂金刚石纳米线阵列通过在氢等离子体下刻蚀成为有氢终端的硼掺杂金刚石纳米线阵列；
步骤6：单根硼掺杂金刚石纳米线的制备
把氢化后的硼掺杂金刚石纳米线阵列放入氢氟酸溶液中，将硅衬底去除；
步骤7：绝缘衬底支撑单根硼掺杂金刚石纳米线
使用去离子水清洗后，将洁净的绝缘衬底放入到含有单根硼掺杂金刚石纳米线的去离子水中，使用超声设备进行超声分散，使单根硼掺杂纳米线分布在绝缘衬底上。
进一步地，步骤1.2所述的硼掺杂金刚石膜的形核过程中，氢气和甲烷流量分别为100-200sccm和5-20sccm；氢气载气流量0.5-40sccm；反应室压力为3-6kPa，衬底偏压为30-80V，微波功率为700-1400W，形核时间15-45min。
进一步地，步骤1.3所述的硼掺杂金刚石膜的生长过程是：将氢气和甲烷的流量分别设为100-200sccm和2-10sccm，氢气载体流量0.5-40sccm；反应室压力为4-8kPa，衬底温度850-950℃，微波功率为800-1600W，生长时间8-12h，获得厚度为25-35μm的硼掺杂金刚石膜。
进一步地，步骤2所述的硼掺杂金刚石膜研磨具体流程为：对硼掺杂金刚石膜进行研磨，金刚石粉粒径依次由120um至5um，研磨盘旋转速度20-100rmp，重力100-1000g，将表面粗糙的金刚石膜研磨至表面粗糙度低于500nm。
进一步地，步骤3所述的金刚石膜表面洁净化过程为：首先对研磨后的金刚石膜表面进行超声清洗，超声波功率为50-300W，每次清洗30min，之后采用硫酸：硝酸浓度为5:1的溶液，煮沸30-60min，随后采用去离子水超声清洗。
进一步地，步骤4所述的硼掺杂金刚石膜无掩模刻蚀具体工艺参数为：氧气和氯气的流量分别为30-60sccm和3-20sccm，刻蚀腔室压力为1-9Pa，ICP功率为200-700W，RF功率为100-600W，刻蚀时间为30-180min。
进一步地，步骤5所述的对硼掺杂金刚石纳米线阵列的氢化具体工艺为：采用MPCVD装置对硼掺杂金刚石纳米线阵列进行氢等离子体刻蚀，真空腔室抽真空至10-5帕以下，通入超纯氢气(纯度99.9999％以上)，H2为200-300sccm，压力5-7KPa，温度650-750℃的条件下刻蚀刻蚀5-15min；刻蚀后在氢气氛围下冷却至室温。
进一步地，步骤6所述去除硅衬底的过程，是使用浓度40％的氢氟酸腐蚀掉硅衬底。
进一步地，步骤7所述使用超声波清洗器设备将金刚石纳米线阵列分散成单根金刚石纳米线使其分散在绝缘衬底上：超声功率10-80W，时间5-60min，获得直径250-350nm，长度20-30μm的单根硼掺杂金刚石纳米线。
进一步地，步骤7中所述支撑单根纳米线的方式是：通过绝缘衬底支撑单根硼掺杂金刚石纳米线的方式实现。
本发明基于在硼掺杂金刚石膜表面进行电感耦合氧等离子体和氯等离子体刻蚀后获得硼掺杂金刚石纳米线阵列，之后进行超声分散得到了一种高质量的单根硼掺杂金刚石纳米线。该方法可通过无掩模刻蚀的方法获得高质量硼掺杂金刚石纳米线，然后进行氢化，氢化后硼掺杂金刚石纳米线结合表面导电和体导电的方法来提高导电性。
本发明的优点是：
1.通过电感耦合等离子体刻蚀去除了多晶硼掺杂金刚石晶界处和晶内缺陷密度高的区域，得到了高质量的单根的单晶硼掺杂金刚石纳米线。
2.在获得硼掺金刚石纳米线阵列后对其使用MPCVD氢等离子体刻蚀处理的方法进行氢化，获得兼具表面导电和体导电的单根硼掺杂金刚石纳米线，从而使得导电性能进一步增强。
3.通过电感耦合等离子体刻蚀制备了金刚石纳米线，比表面积显著提高，载流子浓度提高，显著提升了金刚石导电性。
本发明实施过程的关键在于：
1.为实现电子器件用高质量硼掺杂金刚石的制备，首先需使用分子泵将反应腔室抽真空至10-3Pa以下，以去除单根硼掺杂金刚石纳米线制备过程中的杂质污染。
2.为实现掺硼金刚石内载流子充分电离，降低空间电荷限制，需控制金刚石中的硼掺杂浓度在1018-1020，使用如下工艺：氢气和甲烷的流量分别为100-200sccm和2-10sccm，载体氢气流量为0.5-40sccm，反应室压力为4-8kPa，衬底温度850-950℃，微波功率800-1600W，生长时间8-12h，生长硼掺杂金刚石膜厚度为25-35μm。
3.为使金刚石表面缺陷暴露，获得特定直径的金刚石纳米线，使得后期的刻蚀能够优先沿缺陷的位置刻蚀，硼掺杂金刚石膜表面粗糙度需低于500nm。
4.为了获得长度均匀的金刚石纳米线，需要保证金刚石表面的清洁。研磨后的金刚石表面通过氧化性酸酸洗，酸洗后采用去离子水超声清洗金刚石膜2遍，超声波功率为50-300W，每次清洗30min，吹干，去除金刚石表面的残留溶液。
5.为获得硼掺杂金刚石纳米线阵列，需较高的刻蚀速率和较大纵横比，采用在电感耦合等离子体反应离子装置中使用氧气和氯气进行物理和化学刻蚀的方式实现。具体工艺如下：氧气和氯气的流量分别为30-60sccm和3-20sccm，刻蚀腔室压力为1-9Pa，ICP功率为200-700W，RF功率为100-600W，刻蚀时间为30-180min。
6.为实现金刚石纳米线表面与体导电协同增强效应，采用在微波等离子体化学沉积(MPCVD)装置中进行氢等离子体刻蚀的方式实现硼掺杂金刚石纳米线阵列的氢化。具体工艺如下：温度为650-750℃，腔室压强5-7KPa，H2流量为200-300sccm，刻蚀时间为5-15min。
7.为获得单根长度在20-30μm的硼掺杂金刚石纳米线，便于后期制作电子器件，对硼掺杂金刚石纳米线进行超声分散。具体工艺如下：超声功率为10-80W，时间为5-60min。
8.使用绝缘衬底作为支撑衬底，避免对氢终结硼掺杂金刚石导电性的影响，使得单根硼掺杂金刚石纳米线分布在绝缘衬底上。
附图说明
1.图1为本发明获得一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的流程图。
2.图2为硼掺杂金刚石纳米线的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
一种硼掺杂金刚石薄膜上通过电感耦合氧等离子体和氯等离子体刻蚀形成硼掺杂金刚石纳米线阵列，之后进行超声分散获得单根硼掺杂金刚石纳米线的工艺流程示意图如图1所示。主要包括硼掺杂金刚石薄膜的沉积，之后进行研磨获得所需要的粗糙度，随后使用硫酸：硝酸浓度为5:1的溶液进行酸洗，酸洗后使用电感耦合氧等离子体和氯等离子体刻蚀制备金刚石纳米线阵列，最后使用超声分散的方法获得单根硼掺杂金刚石纳米线。
实施例1
采用抛光后的单晶硅作为衬底，首先将抛光后的硅衬底置于氢氟酸酸稀释溶液(1:10)中超声清洗5min，后使用粒径2nm的金刚石粉丙酮悬浊液衬底超声清洗15min，后将硅衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗，烘干后待用，将预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行掺硼金刚石膜的沉积，首先使用真空泵将反应腔室真空抽至5Pa以下，后使用分子泵对反应腔室抽真空至10-3Pa以下，随后关闭分子泵，并通入氢气，开启微波激发源，后通入甲烷进行形核。其形核工艺参数为：氢气200sccm，甲烷流量20sccm，载体氢气为0.5sccm；反应室压力为3kPa，衬底偏压为30V，衬底温度为750℃，微波功率为700W，形核时间15min。衬底表面金刚石形核完成后，进行掺硼金刚石膜的生长。将氢气和甲烷的流量分别设为200sccm和10sccm，载体氢气流设为0.5sccm。反应室压力为7kPa，衬底温度900℃，微波功率为1400W，生长时间8h。将所沉积厚度为25μm的硼掺杂金刚石膜进行研磨，具体流程为：使用金刚石研磨机，研磨盘旋转速度20rmp，重力1000g，将表面粗糙的金刚石膜研磨至表面粗糙度500nm。依次使用丙酮、酒精、去离子水对研磨后的金刚石表面进行超声清洗，超声波功率为50W，每次清洗30min，后吹干，之后采用硫酸：硝酸浓度为5:1的溶液，煮沸30min，随后采用去离子水超声清洗。将清洗后的样品置于电感耦合等离子体反应离子刻蚀装置的腔室氧气和氯气的流量分别为50sccm和20sccm，刻蚀腔室压力为1Pa，ICP功率为200W，RF功率为600W，刻蚀时间为30min。将所得到的硼掺杂金刚石纳米线阵列置于微波等离子真空室，通入超纯氢气(纯度99.9999％以上)为200sccm，使腔室压力达到5kPa，加热温度650℃，刻蚀时间15min，后在氢气气氛下冷却至室温。之后使用浓度40％的氢氟酸去除硅衬底，然后用超声波设备进行超声分散，超声功率为10W，时间为60min，使用洁净的绝缘衬底进入到含有单根硼掺杂金刚石纳米线的酒精溶液中，使直径为约250nm，长度约20μm的单根硼掺杂纳米线分布在绝缘衬底上。
实施例2
采用抛光后的单晶硅作为衬底，首先将抛光后的硅衬底置于氢氟酸酸稀释溶液(1:10)中超声清洗5min，后使用粒径100nm的金刚石粉丙酮悬浊液衬底超声清洗10min，后将硅衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗，烘干后待用，将预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行掺硼金刚石膜的沉积，首先使用真空泵将反应腔室真空抽至5Pa以下，后使用分子泵对反应腔室抽真空至10-3Pa以下，随后关闭分子泵，并通入氢气，开启微波激发源，后通入甲烷进行形核。其形核工艺参数为：氢气150sccm，甲烷流量15sccm，载体氢气流设为10sccm；反应室压力为4kPa，衬底偏压为50V，衬底温度为770℃，微波功率为1000W，形核时间30min。衬底表面金刚石形核完成后，进行金刚石膜的生长。将氢气和甲烷的流量分别设为150sccm和6sccm，载体氢气流设为10sccm，反应室压力为5kPa，衬底温度850℃，微波功率为800W，生长时间10h。将所沉积厚度为30μm的硼掺杂金刚石膜进行研磨，具体流程为：使用金刚石研磨机，研磨盘旋转速度100rmp，重力100g，将表面粗糙的金刚石膜研磨至表面粗糙度300nm。依次使用丙酮、酒精、去离子水对研磨后的金刚石表面进行超声清洗，超声波功率为150W，每次清洗30min，后吹干，之后采用硫酸：硝酸浓度为5:1的溶液，煮沸40min，随后采用去离子水超声清洗。将清洗后的样品置于电感耦合等离子体反应离子刻蚀装置的腔室氧气和氯气的流量分别为30sccm和10sccm，刻蚀腔室压力为5Pa，ICP功率为500W，RF功率为400W，刻蚀时间为90min。将所得到的硼掺杂金刚石纳米线阵列置于微波等离子真空室，通入超纯氢气(纯度99.9999％以上)为240sccm，使腔室压力达到6.3kPa，加热温度700℃，刻蚀时间10min，后在氢气气氛下冷却至室温。之后用超声波清洗器设备进行超声分散，超声功率为50W，时间为30min，使之后使用浓度40％的氢氟酸去除硅衬底，然后用洁净的绝缘衬底进入到含有单根硼掺杂金刚石纳米线的酒精溶液中，使直径约300nm，长度约25μm的单根硼掺杂纳米线分布在衬底上。
实施例3
采用抛光后的单晶硅作为衬底，首先将抛光后的硅衬底置于氢氟酸酸稀释溶液(1:10)中超声清洗10min，后使用粒径200nm的金刚石粉丙酮悬浊液衬底超声清洗20min，后将硅衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗，烘干后待用，将预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行掺硼金刚石膜的沉积，首先使用真空泵将反应腔室真空抽至5Pa以下，后使用分子泵对反应腔室抽真空至10-3Pa以下，随后关闭分子泵，并通入氢气，开启微波激发源，后通入甲烷进行形核。其形核工艺参数为：氢气100sccm，甲烷流量5sccm，载体氢气流设为40sccm；反应室压力为6kPa，衬底偏压为80V，衬底温度为800℃，微波功率为1400W，形核时间45min。衬底表面金刚石形核完成后，进行金刚石膜的生长。将氢气和甲烷的流量分别设为100sccm和2sccm，载体氢气流设为40sccm，反应室压力为8kPa，衬底温度950℃，微波功率为1600W，生长时间12h。将所沉积厚度为35μm的硼掺杂金刚石膜进行研磨，具体流程为：使用金刚石研磨机，研磨盘旋转速度60rmp，重力500g，将表面粗糙的金刚石膜研磨至表面粗糙度100nm。依次使用丙酮、酒精、去离子水对研磨后的金刚石表面进行超声清洗，超声波功率为300W，每次清洗30min，后吹干，之后采用硫酸：硝酸浓度为5:1的溶液，煮沸60min，随后采用去离子水超声清洗。将清洗后的样品置于电感耦合等离子体反应离子刻蚀装置的腔室氧气和氯气的流量分别为60sccm和3sccm，刻蚀腔室压力为9Pa，ICP功率为700W，RF功率为100W，刻蚀时间为180min。将所得到的硼掺杂金刚石纳米线阵列置于微波等离子真空室，通入超纯氢气(纯度99.9999％以上)为300sccm，使腔室压力达到7kPa，加热温度750℃，刻蚀时间5min，后在氢气气氛下冷却至室温。之后用超声波清洗器设备进行超声分散，超声功率为80W，时间为5min，使之后使用浓度40％的氢氟酸去除硅衬底，然后用洁净的绝缘衬底进入到含有单根硼掺杂金刚石纳米线的酒精溶液中，使直径约350nm，长度约30μm的单根硼掺杂纳米线分布在衬底上。

Claims (3)

1.一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于等离子体刻蚀金刚石是优先沿着金刚石的晶界处和晶面缺陷处进行刻蚀，得到高质量的单根硼掺杂金刚石纳米线，其有较大的比表面积的性质增加了载流子的密度，因此能够有更高的导电性；具体包括以下步骤：
步骤1：硼掺杂金刚石膜的沉积；
1.1硅衬底预处理：采用抛光硅片作为衬底，首先使用氢氟酸稀释溶液超声清洗，以去除表面的氧化硅层；再使用金刚石粉丙酮悬浊液超声后将衬底用丙酮、去离子水分别超声清洗烘干；
1.2硼掺杂金刚石膜的形核：将步骤1.1预处理后的硅衬底放入微波化学气相沉积装置中进行硼掺杂金刚石膜的沉积；在利用分子泵获得高本底真空后，在氢气下激发等离子体，待衬底温度达到一定温度后通入甲烷并且由氢气作为载气通过鼓泡法将硼酸三甲酯带入腔室进行形核；
1.3硼掺杂金刚石膜的生长：硼掺杂金刚石的形核完成后，进行低硼浓度掺杂的金刚石膜生长；
步骤2：研磨；
将所沉积的掺硼金刚石膜进行研磨，获得低粗糙度的硼掺杂金刚石膜表面；
步骤3：硼掺杂金刚石膜表面洁净化；
对研磨后硼掺杂金刚石膜表面进行超声清洗，以去除由于机械研磨残留的金刚石粉，之后将硼掺杂金刚石膜置于硫酸和硝酸的混合溶液中煮沸，以去除由于研磨过程中残留的研磨盘的磨屑；
步骤4：硼掺杂金刚石纳米线阵列的制备；
将经过酸洗处理后的硼掺杂金刚石薄膜放入电感耦合等离子体反应离子装置中使用氧气和氯气进行无掩模刻蚀，制备硼掺杂金刚石纳米线阵列；
步骤5：硼掺杂金刚石纳米线阵列的氢化
为进一步增强硼掺杂金刚石导电性，将硼掺杂金刚石纳米线阵列通过在氢等离子体下刻蚀成为有氢终端的硼掺杂金刚石纳米线阵列；
步骤6：单根硼掺杂金刚石纳米线的制备
把氢化后的硼掺杂金刚石纳米线阵列放入氢氟酸溶液中，将硅衬底去除；
步骤7：绝缘衬底支撑单根硼掺杂金刚石纳米线
使用去离子水清洗后，将洁净的绝缘衬底放入到含有单根硼掺杂金刚石纳米线的去离子水中，使用超声设备进行超声分散，使单根硼掺杂纳米线分布在绝缘衬底上；
步骤1.2所述的硼掺杂金刚石膜的形核过程中，氢气和甲烷流量分别为100-200sccm和5-20sccm；氢气载气流量0.5-40sccm；反应室压力为3-6kPa，衬底偏压为30-80V，微波功率为700-1400W，形核时间15-45min；
步骤1.3所述的硼掺杂金刚石膜的生长过程是：将氢气和甲烷的流量分别设为100-200sccm和2-10sccm，氢气载体流量0.5-40sccm；反应室压力为4-8kPa，衬底温度850-950℃，微波功率为800-1600W，生长时间8-12h，获得厚度为25-35μm的硼掺杂金刚石膜；
步骤2所述的硼掺杂金刚石膜研磨具体流程为：对硼掺杂金刚石膜进行研磨，金刚石粉粒径依次由120um至5um，研磨盘旋转速度20-100rmp，重力100-1000g，将表面粗糙的金刚石膜研磨至表面粗糙度低于500nm；
步骤4所述的硼掺杂金刚石膜无掩模刻蚀具体工艺参数为：氧气和氯气的流量分别为30-60sccm和3-20sccm，刻蚀腔室压力为1-9Pa，ICP功率为200-700W，RF功率为100-600W，刻蚀时间为30-180min；
步骤5所述的对硼掺杂金刚石纳米线阵列的氢化具体工艺为：采用MPCVD装置对硼掺杂金刚石纳米线阵列进行氢等离子体刻蚀，真空腔室抽真空至10-5帕以下，通入超纯氢气，纯度99.9999%以上，H2为200-300sccm，压力5-7KPa，温度650-750℃的条件下刻蚀5-15min；刻蚀后在氢气氛围下冷却至室温；
步骤7所述使用超声设备将金刚石纳米线阵列分散成单根金刚石纳米线使其分散在绝缘衬底上：超声功率10-80W，时间5-60min，获得直径250-350nm，长度20-30μm的单根硼掺杂金刚石纳米线；
步骤7中支撑单根纳米线的方式是：通过绝缘衬底支撑单根硼掺杂金刚石纳米线的方式实现。
2.根据权利要求1所述一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于步骤3所述的金刚石膜表面洁净化过程为：首先对研磨后的金刚石膜表面进行超声清洗，超声波功率为50-300W，每次清洗30min，之后采用硫酸：硝酸浓度为5:1的溶液，煮沸30-60min，随后采用去离子水超声清洗。
3.根据权利要求1所述一种高性能硼掺杂金刚石纳米线的制备方法，其特征在于步骤6所述去除硅衬底的过程是使用浓度40%的氢氟酸腐蚀掉硅衬底。
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