TWI484061B - 類鑽石薄膜及其製備方法 - Google Patents

Description

類鑽石薄膜及其製備方法

本發明係有關於一種類鑽石薄膜，尤其是一種將石墨纖維與鑽石粉末混合均勻後塗佈在基材上作為成核層之類鑽石薄膜及其製備方法。

電子場發射理論最早是在1928年由R.H.Fowler與L.W.Nordheim共同提出，其原理是當在兩導電體間施加高電壓，電子在陰極表面與真空區的位能會降低，同時位能障壁厚度減小，當電壓很大時，位障厚度(Dx)小到電子可以不必越過位障高度DE，便可直接穿隧障壁進入真空中，電子便可大量自陰極表面發射出來，此即場發射的基本機制。

近年來，針對材料場發射特性的研究日趨成熟。在應用端，幾乎所有需要電子束發射的元件，都可以用場發射的冷陰極去取代傳統的熱電子槍。因此，舉凡顯示器，電子顯微鏡，傳感器等等，都在場發射材料的應用領域之內。目前製作場發射元件的技術中，又以場發射材料的研究最為迫切需要。

良好的場發射體除了需要低起始電場與高電流密度之外，還得考慮使用壽命、耐高溫與否以及成本等問題，像金屬、矽與金屬矽化物等等都曾被視為場發射材料的候選人。詳細來說，場發射材料的研究最早集中在高熔點的金屬材料。例如W、Mo、Re、Ta等等。其中，鎢金屬的應用最早，但是它作為場發射陰極材料對真空度的要求很高。另外，由於半導體工業的崛起，矽基材料理所當然也被納入場發射材料的研究範圍。純矽材料若做成微小針尖和微小的柵極間隔可以得到不錯的場發射效能。然而，矽基場發射材料在熱穩定性、一致性與發射效率等都還有很大的改善空間。至於，碳基材料具電子親和力，近年來也成為相當熱門的場發射材料，這類材料包含奈米碳管、類鑽碳與奈米鑽石等等。其中，奈米碳管雖然起始電場很低，但是其製程相對難以控制，穩定性也不佳。

反倒是鑽石薄膜獨特的物理及化學性質，使它成為備受矚目的場 發射陰極材料。鑽石薄膜不但起始電場低，本身耐磨，散熱性佳等物理性質更是讓它的使用性能與壽命相對符合需求。然而，目前鑽石薄膜的場發射效能仍不足以滿足產品化的需求，仍有很大進度的空間。

有鑑於此，本發明在類鑽石薄膜的成核過程中先行添加均勻混合的奈米石墨纖維與奈米鑽石粉末。也就是說，將混合的奈米石墨纖維與奈米鑽石粉末作為薄膜的成核層，有助於提升類鑽石薄膜成膜後的場發射性質，並可有效地將薄膜的起始電場降到5 V/μm以下，大大地提升了場發射元件的商業價值。

承上述，本發明提供一種可用於提升場發射元件效能的類鑽石薄膜。此類鑽石薄膜成形於一基材上且係混合鑽石粉末與石墨纖維為其成核層。

在本發明之一實施例中，上述鑽石粉末與上述石墨纖維之混合比例為1：6。

在本發明之一實施例中，其中上述鑽石粉末與上述石墨纖維之混合比例為2：5。

在本發明之一實施例中，本發明所提供之類鑽石薄膜的起始電壓小於5V/μm。

在本發明之一實施例中，其中上述成核層包含一第一部份以及覆蓋於第一部份上之一第二部份，第一部份包含石墨纖維，而第二部份包含鑽石粉末與石墨纖維。較佳地，第一部份所包含之石墨纖維係呈網狀而均勻散佈於基材上。

在本發明之一實施例中，其中上述鑽石粉末與上述石墨纖維均為奈米級材料。

在本發明之一實施例中，其中上述成核層係以一旋轉塗佈製程塗佈於基材上。

在本發明之一實施例中，其中基材為一矽基板。

本發明之另一目的在於提供上述類鑽石薄膜的製備方法，此方法至少包含下列步驟：首先，提供一基材以及一包含鑽石粉末與石墨纖 維的混合溶液。接著，利用混合溶液形成一成核層於基材上，再利用上述成核層形成一類鑽石薄膜於基材上。

在本發明之一實施例中，其中上述提供包含鑽石粉末與石墨纖維之混合溶液的步驟中更包含：混合鑽石粉末與石墨纖維為溶質，再以酒精為溶劑加入溶質中以形成混合溶液。

在本發明之一實施例中，其中鑽石粉末與石墨纖維之混合比例為1：6。

在本發明之一實施例中，其中上述混合鑽石粉末與石墨纖維的步驟之前，更包含下列步驟：酸洗該鑽石粉末。

在本發明之一實施例中，其中溶質中更包含乙基纖維素，且鑽石粉末、石墨纖維與乙基纖維素之混合比例為1：6：7。較佳地，上述混合溶液中溶質之總濃度為0.045g/ml。

在本發明之一實施例中，其中上述以酒精為溶劑加入溶質中以形成混合溶液之步驟係於一混漿機中進行，並伴隨一超音波震盪處理。

在本發明之一實施例中，其中上述利用混合溶液形成成核層於基材上之步驟係透過一旋轉塗佈製程來完成。較佳地，上述旋轉塗佈製程之轉速為每分鐘4500轉，且操作時間為30秒。

在本發明之一實施例中，其中上述利用混合溶液形成成核層於基材上之步驟後，更包含下列步驟：燒結該基材。

在本發明之一實施例中，其中上述利用成核層形成類鑽石薄膜於基材上的步驟係藉由一微波電漿輔助化學氣相沉積製程來完成。較佳地，上述微波電漿輔助化學氣相沉積製程所通入之氣體為甲烷、氫氣與氬氣，較佳地，其中甲烷、氫氣與氬氣之混合比例為1：50：49。

在本發明之一實施例中，其中上述提供基材的步驟之前，更包含下列步驟：將基材浸泡於丙酮中，再以超音波震盪處理基材表面。

在本發明之一實施例中，由本發明所提供之製備方法所形成之類鑽石薄膜的起始電壓係小於5V/μm。

由下文的說明，可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時請參考第一圖至第六圖。

首先，請參考第一圖，第一圖顯示本發明一實施例中類鑽石薄膜之結構示意圖。如圖所示，本發明所提供之類鑽石薄膜30係成形於一基材10上，且此類鑽石薄膜30係混合石墨纖維與鑽石粉末為其成核層20。亦即，本發明係在類鑽石薄膜的成核過程中先於基材10上形成成核層20，且此成核層20包含有石墨纖維與鑽石粉末。在本發明之一較佳實施例中，基材10為一矽基板。

在較佳實施例中，用來形成成核層20之鑽石粉末與石墨纖維的混合比例較佳地為1：6，其次也可為2：5，基本上鑽石粉末不超過整體的七分之二，本發明並不欲以任一實施例為限。較佳地，本發明所提供之類鑽石薄膜的起始電壓小於5V/μm。

另外，雖圖未示，成核層20包含一第一部份以及覆蓋於第一部份上之一第二部份，第一部份覆蓋於基材10上並主要由石墨纖維所組成，而第二部份則是包含鑽石粉末與石墨纖維。而且，如圖所示，當混合鑽石粉末與石墨纖維並將之經由一旋轉塗佈製程塗佈於基材10上時，第一部份所包含的石墨纖維係呈網狀而均勻散佈於基材10上。關於旋轉塗佈製程以及上述結構均將於後文及掃瞄式電子顯微鏡影像中會有更清楚的說明，在此暫不贅述。

再者，較佳地，本發明中所使用之石墨纖維為奈米石墨纖維，而鑽石粉末亦為奈米鑽石粉末。

請參考第二圖，第二圖顯示本發明一實施例中類鑽石薄膜之製備方法流程圖。如圖所示，先提供一基材如步驟S100所示，基材先浸泡於丙酮中S102，並藉由超音波震盪清洗基材表面的髒污，如步驟S104所示。較佳地，基材為矽基板，但本發明並不欲以此為限。

接著，在步驟S108中將鑽石粉末與石墨纖維以一定比例混合之前，先執行步驟S106酸洗鑽石粉末。較佳地，步驟S106係以硫酸比硝酸為1：3進行五分鐘，但本發明並不欲以此為限。緊接著，在步驟S108中混合鑽石粉末與石墨纖維為溶質之後，再以酒精為溶劑加入溶質中以形成混合溶液，如步驟S110所示。

在本發明之較佳實施例中，上述溶質更包含乙基纖維素，此處乙 基纖維素係用以當作黏合劑以及成膜劑，並於後續燒結步驟中因加熱而消失。較佳地，步驟S110係於一混漿機中進行，並伴隨一超音波震盪處理，以使石墨纖維與乙基纖維素均勻分散於溶劑中。

隨後，在步驟S112中，利用上述混合有鑽石粉末、石墨纖維與乙基纖維素的混合溶液對基材進行一旋轉塗佈製程。較佳地，上述旋轉塗佈製程之轉速為每分鐘4500轉，且操作時間為30秒，便可使石墨纖維呈網狀地均勻散佈於基材上，得到如第一圖所示。接著，如步驟S114所示，在塗佈完成後，將基材送至去脂爐進行一燒結製程。較佳地，本發明係利用三段式燒結，也就是先昇溫到323 k維持十分鐘，再加溫到400 k持溫兩個小時，最後再昇溫至573 k持溫一小時。此時，基材上之乙基纖維素便會因加熱而脫離，而留下呈網狀散佈於基材上的石墨纖維以及隨著網狀石墨纖維分佈的鑽石粉末，此即為後續成膜製程的成核層。

在步驟S116中，將已經具有成核層於其上的基材置入一化學氣相沈積反應室準備進行類鑽石薄膜成膜製程。較佳地，上述化學氣相沈積反應室係為一微波電漿輔助化學氣相沉積反應室。也就是說，本發明所採用之成膜製程係為微波電漿輔助化學氣相沉積製程，且於步驟S118中上述微波電漿輔助化學氣相沉積製程中通入一混合氣體。最後，形成類鑽石薄膜於基材上，如步驟S120所示。

在較佳實施例中，步驟S118中所通入之混合氣體為甲烷、氫氣和氬氣，且其比例為1：50：49，通入的氣體使腔體氣壓上升至2 torr時，開啟微波源和水冷系統。接著，調整微波源瓦數至600 W，待電漿穩定後，開始提升腔體內壓力。緩慢的逐步提升，最後定在80 torr。電漿瓦數在每一次調節壓力時也隨之提升200 W，最後調至定在1300 W，反應一個小時。然而，上述各參數設定僅為一較佳實施例說明，本發明並不欲以此為限。

值得說明的是，鑽石粉末與石墨纖維之混合比例最佳地為1：6，其次為2：5，至於鑽石粉末、石墨纖維與乙基纖維素的混合比例較佳為1：6：7，且上述混合溶液中溶質之總濃度為0.045g/ml，然而本發明並不欲以此為限，但上述混合比例與溶質總濃度為一最佳實施例。 換句話來說，發明人為說明以鑽石粉末與石墨纖維為成核層，再沈積形成類鑽石薄膜確實能有效提升類鑽石薄膜的場發射效能，並進一步指出鑽石粉末與石墨纖維的較佳比例、濃度與佈晶成核方式，將於後文中陸續說明本發明的實施細節。

請參考第三A圖與第三B圖，第三A圖顯示本發明一實施例中旋轉塗佈不同比例之鑽石粉末與石墨纖維的掃瞄式電子顯微鏡影像，第三B圖顯示本發明一實施例中旋轉塗佈不同比例之鑽石粉末與石墨纖維後所成長之類鑽石薄膜的掃瞄式電子顯微鏡影像。首先，鑽石粉末與石墨纖維兩種碳材料分別用五種不同的比例去調配如后：7：0(A)、6：1(B)、3.5：3.5(C)、1：6(D)、0：7(E)。上述包含有不同比例之鑽石粉末與石墨纖維的混合溶液經旋轉塗佈於基材後的形貌第三A圖所示。從第三AA圖中可觀察出，當鑽石未與石墨混合時，其塗佈的均勻度較差，容易有團聚現象產生。鑽石成核層分布的不均勻，將導致後期的薄膜成長均勻度也隨之降低。當加入少量的石墨纖維後(亦即第三AB圖)，可以發現鑽石成長依附著石墨纖維分布。大部份的鑽石粉末都包圍著石墨纖維，這種順著石墨纖維分布的情形也導致鑽石的分散性較前一組純鑽石塗佈有些許提升。當鑽石石墨比達到一比一的時候(亦即第三AC圖)，石墨纖維的增加將會導致纖維呈現均勻網狀分布，而依附著石墨纖維的鑽石粉末會隨其網狀脈絡分布。接著，當石墨纖維比例再往上提升後(如第三AD圖)，石墨網的密度會明顯增加，這時候幾乎看不見大量團聚的鑽石粉末，只剩下少許的鑽石粉末分散於石墨網之間。然而，值得注意的是，若是只有石墨纖維(如第三AE圖)，石墨網的密度不增反減，因石墨纖維本身也會產生些許的團聚現象。

接著，將上述這五組樣品經步驟S116至S120用微波電漿輔助化學氣相沈積成長鑽石薄膜後，可以發現薄膜的密度和均勻度與成核層有直接的關連。如第三BA圖所示，未添加石墨纖維的樣品薄膜均勻性很差，表面粗糙度很高，且晶粒大小不一，鑽石粉團聚的部份容易生成大晶粒，較分散的部份則晶粒較小。當添加微量石墨以後，如第三BB圖所示，鑽石粉末會隨著粉末團聚的現象降低而變小，薄膜雖然無法完全覆蓋基板但比前一組更為均勻。接著，當石墨比例繼續提升時(如 第三BC圖)，鑽石膜的密度也會隨著石墨網的密集度增加而提升。如第三BD圖所示，當鑽石比石墨為一比六時，薄膜的均勻度最佳。最後，在僅僅塗布石墨纖維而沒有鑽石粉末的樣品中，鑽石的成核效果相當低，只成長出寥寥可數的鑽石晶粒，如第三BE圖所示。

如表1所整理，由此可知，在場發射性質表現上，以石墨纖維與鑽石粉末的混合比例1：6為最佳，依此比例所製備的類鑽石薄膜，其起始電場為4.4 V/μm。而且，上述類鑽石薄膜在7 V/μm的電場下就有0.06 mA/cm2的電流密度，相當富有商業價值。

至於其它的比例，當鑽石粉末與石墨纖維的混合比例分別為3.5：3.5與6：1時，其起始電場分別為5.7 V/μm與6.9 V/μm。也就是說，除了未與鑽石混合的樣品E：9.1 V/μm和未與石墨混合的樣品A：20.0 V/μm，其餘皆有不錯的場發射表現，然石墨纖維與鑽石粉末以1：6混合確實具有最佳的場發射表現。

請參考第四圖，第四圖顯示本發明一實施例中旋轉塗佈不同混合溶液濃度之鑽石粉末與石墨纖維後所成長之類鑽石薄膜的掃瞄式電子顯微鏡影像。發明人基於上述鑽石粉末與石墨纖維的最佳混合比例1：6，進一步利用混合溶液中不同的溶質總濃度：0.025 g/ml(A)、0.035 g/ml(B)、0.045 g/ml(C)、0.055 g/ml(D)，來進行後續實驗。基本上，隨著濃度的增加，旋轉塗佈於基材上物質的量也會隨著增加，接著如第四A圖所示，濃度最淡的樣品A其薄膜覆蓋率較低，表面還看得到一 些矽基板裸露，主要由於成核時期鑽石密度太低導致薄膜無法完整覆蓋。接著，當濃度上升至0.045 g/ml如第四C圖所示時，會得到較為均勻的薄膜。然而，當濃度進一步升到0.055g/ml時，由於鋪蓋於基材的石墨纖維與鑽石粉末太多導致部份團聚，薄膜再度趨向不均勻，高低落差較大，如第四D圖所示。最後，請參考表2，可以得知較為均勻緻密的樣品C擁有最低的起始電場4.4 V/μm，溶液濃度最淡的樣品A起始電場高達9.0 V/μm，而濃度最濃的樣品D起始電場也略微提升至5.6 V/μm。也就是說，當混合溶液之溶質總濃度為0.045g/ml時，其後所成長之類鑽石薄膜具有最佳之場發射表現。

請參考第五A圖至第五C圖，第五A圖顯示電泳鑽石層與不同碳材料沈積後之掃瞄式電子顯微鏡影像，第五B圖顯示電泳與不同碳材料嵌入鑽石薄膜之掃瞄式電子顯微鏡影像，第五C圖顯示電泳與不同碳材料嵌入鑽石薄膜之拉曼光譜圖。接著，添加石墨纖維的優勢可由後續實驗證實。

首先，必須說明的是，此處的實驗係先將基材電泳沈積一層鑽石顆粒(A)，然而電泳沈積鑽石顆粒的部分並非本發明之重點，其細節在此不再贅述。接著，實驗將進一步分為下列三組：電泳後沈積非晶型碳(B)、電泳後旋轉塗佈石墨烯(C)以及電泳後旋轉塗佈奈米石墨纖維(D)。如第五AA圖所示，可以清楚的看到電泳鑽石顆粒覆蓋率很高，且沈積的相當均勻。其中，從第五AD圖中可看到石墨纖維呈現均勻網狀，此一形貌將有利於後期的奈米晶鑽石薄膜成長。接著，在第五AC 圖中可以看到旋轉塗佈的石墨烯均勻地覆蓋電泳鑽石層，而第五AB圖則可發現非晶碳層的成長使得樣品的表面形貌有些改變。

接著，如第五BB圖所示，樣品B由於在鑽石層上鍍上了約莫100 nm的非晶型碳層，導致成長初期鑽石的晶粒成長受到阻礙，需等到表面的非晶形碳被氫原子侵蝕至鑽石裸露才能較順利的晶粒成長，因此晶粒比其它幾組略小。同理，如第五BD圖所示，樣品D由於表面的網狀石墨纖維比較厚，因此成長出來的鑽石晶粒也比其它組小一些，而且表面還看得見一些石墨纖維留下來的雜質。

至於場發射特性則可參考表3，其中三種碳嵌入的奈米晶鑽石薄膜起始電場都有明顯的下降，其中樣品D的起始電場為最佳的6.2 V/μm、樣品C也有不錯的表現6.5 V/μm。雖圖式與表格均未詳細說明，但若使用四點探針去量測每個樣品的導電性，發現樣品D與C的導電性皆大幅提升，樣品B的提升效果則比較不明顯。因此判斷，導電度的變化應該也是影響場發射性質的主要原因之一。

請參考第六A圖至第六B圖，第六A圖至第六B圖顯示不同佈晶方式且添加有石墨纖維之類鑽石薄膜之原子力顯微鏡的表面粗糙度分析。詳細地來說，第六A圖係顯示電泳鑽石顆粒後利用旋轉塗佈法鋪蓋奈米石墨纖維再成長之鑽石薄膜的原子力顯微鏡影像(等同於第五BA圖)，而第六B圖則為旋轉塗佈奈米鑽石顆粒混合奈米石墨纖維1：6後成長之鑽石薄膜的原子力顯微鏡影像(也就是本發明所提供之類鑽石薄膜及其製備方法)。如圖所示，使用電泳沈積的樣品A在奈米晶鑽石薄膜成長之後的表面粗糙度約只有單純旋轉塗佈成核樣品B的十分 之一左右。由於越粗糙的表面越容易使電荷產生集中效應，讓局部電場略為增強。因此，旋轉塗佈法成核的樣品能在較小的外加電場下產生電子穿隧，在場發射性能占有一些優勢，亦即本發明所採用之步驟S112相較於習知技術中採電泳沈積鑽石顆粒確實能夠提升薄膜的場發射效能。

綜上所述，本發明係於類鑽石薄膜成膜過程中，先將鑽石粉末與石墨纖維混合均勻後塗布在基材上作為成核層，隨後鑽石便會沿著石墨纖維做晶粒成長。前述成核方式使石墨結構大量分布於在鑽石晶粒的周圍，並產生較多的缺陷結構。另外，由於石墨纖維的添加而提升了導電性，且石墨與鑽石相互連接的微結構使材料功函數下降，有效地提升導電度以及改變了薄膜能階的結構，進而提升其場發射效能。根據本發明所提供之方法，可將類鑽石薄膜的起始電場降到5 V/μm以下，極富商業價值。同時本發明可藉由調控鑽石粉末與石墨纖維混合溶液的濃度及其混合比例來調整基材上成核層的密度和分布狀態。這個概念還可以延伸至不同的基材上，讓鑽石薄膜的應用更為廣泛。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本發明之專利範圍中。

10‧‧‧基材

20‧‧‧成核層

30‧‧‧類鑽石薄膜

S100~S120‧‧‧類鑽石薄膜之製備步驟

第一圖顯示本發明一實施例中類鑽石薄膜之結構示意圖；第二圖顯示本發明一實施例中類鑽石薄膜之製備方法流程圖；第三A圖顯示本發明一實施例中旋轉塗佈不同比例之石墨纖維與鑽石粉末的掃瞄式電子顯微鏡影像；第三B圖顯示本發明一實施例中旋轉塗佈不同比例之石墨纖維與鑽石粉末後所成長之類鑽石薄膜的掃瞄式電子顯微鏡影像；第四圖顯示本發明一實施例中旋轉塗佈不同混合溶液濃度之石墨纖維與鑽石粉末後所成長之類鑽石薄膜的掃瞄式電子顯微鏡影像；第五A圖顯示電泳鑽石層與不同碳材料沈積後之掃瞄式電子顯微鏡影 像；第五B圖顯示電泳與不同碳材料嵌入鑽石薄膜之掃瞄式電子顯微鏡影像；以及第六圖顯示不同佈晶方式且添加有石墨纖維之類鑽石薄膜之原子力顯微鏡的表面粗糙度分析。

S100~S120‧‧‧類鑽石薄膜之製備步驟

Claims (20)

1. 一種類鑽石薄膜，成形於一基材上，係以不超過2：5比例混合一鑽石粉末與一石墨纖維為其成核層，其中，該成核層包含一第一部份以及覆蓋於該第一部份上之一第二部份，該第一部份包含該石墨纖維，而該第二部份包含混合之該鑽石粉末與該石墨纖維，可用於提升一場發射元件之效能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之類鑽石薄膜，其中該第二部份包含以1：6比例混合之該鑽石粉末與該石墨纖維。
3. 如申請專利範圍第1項所述之類鑽石薄膜，其起始電壓小於5V/μm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之類鑽石薄膜，其中該第一部份所包含之該石墨纖維係呈網狀而均勻散佈於該基材上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之類鑽石薄膜，其中該鑽石粉末與該石墨纖維均為奈米級材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之類鑽石薄膜，其中該成核層係以一旋轉塗佈製程塗佈於該基材上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之類鑽石薄膜，其中該基材為一矽基板。
8. 一種類鑽石薄膜的製備方法，至少包含下列步驟：提供一基材；提供包含一鑽石粉末與一石墨纖維的一混合溶液，且該混合溶液的一溶質中，更包含一乙基纖維素；利用該混合溶液透過一旋轉塗佈製程形成一成核層於該基材上；以及燒結該基材，利用該成核層形成一類鑽石薄膜於該基材上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之製備方法，其中該提供包含以不超過2：5的比例混合該鑽石粉末與該石墨纖維之該混合溶液的步驟中，更包含：混合該鑽石粉末與該石墨纖維為該溶質；以及以一酒精為溶劑加入該溶質中以形成該混合溶液。
10. 如申請專利範圍第9項所述之製備方法，其中該提供包含該鑽石粉末與該石墨纖維之該混合溶液的步驟，其混合比例為1：6。
11. 如申請專利範圍第9項所述之製備方法，其中該混合該鑽石粉末與該石墨纖維的步驟之前，更包含下列步驟：酸洗該鑽石粉末。
12. 如申請專利範圍第9項所述之製備方法，其中該鑽石粉末、該石墨纖維與該乙基纖維素之混合比例為1：6：7。
13. 如申請專利範圍第12項所述之製備方法，其中該混合溶液中該溶質之總濃度為0.045g/ml。
14. 如申請專利範圍第9項所述之製備方法，其中該以該酒精為溶劑加入該溶質中以形成該混合溶液之步驟係於一混漿機中進行，並伴隨一超音波震盪處理。
15. 如申請專利範圍第8項所述之製備方法，其中該旋轉塗佈製程之轉速為每分鐘4500轉，且操作時間為30秒。
16. 如申請專利範圍第8項所述之製備方法，其中該利用該成核層形成該類鑽石薄膜於該基材上的步驟係藉由一微波電漿輔助化學氣相沉積製程來完成。
17. 如申請專利範圍第16項所述之製備方法，其中該微波電漿輔助化學氣相 沉積製程所通入之氣體為一甲烷、一氫氣與一氬氣。
18. 如申請專利範圍第17項所述之製備方法，其中該甲烷、該氫氣與該氬氣之混合比例為1：50：49。
19. 如申請專利範圍第8項所述之製備方法，其中該提供該基材的步驟之前，更包含下列步驟：將該基材浸泡於丙酮中；以及以超音波震盪處理該基材表面。
20. 如申請專利範圍第8項所述之製備方法，其所形成之該類鑽石薄膜的起始電壓係小於5V/μm。