一种用钻石制成的手触摸控制开关的制作方法

本实用新型属于真空微电子技术领域，具体涉及一种通过手触摸钻石表面控制电路开关。

背景技术：

钻石，是高品质的单晶金刚石，由于具有十分优越的性能，因此在很多领域有着广泛的应用，尤其在装饰领域，钻石有“宝石之王”的美誉，因此可以在很多场合被用于装饰应用，而且往往将钻石设置在最核心，最醒目的地方。然而天然钻石数量稀少，价格昂贵，缺乏品质的一致性，很难实现批量的应用。用高温高压法(hthp法)制备的人造钻石，由于含有金属催化剂，也影响到钻石的外观和性质；用微波等离子体化学气相沉积(mpcvd)技术，在特定的晶种表面可以批量生长出高质量的单晶钻石，可以为高档装饰领域提供高质量，品质稳定的单晶钻石。

目前将单晶钻石用于装饰，仅仅用到了钻石的外观特性，本实用新型利用掺硼金刚石具有的导电性，利用人手接触的动作，使钻石具有对触摸动作产生开关效应，将装饰性钻石赋予新的能响应动作的功能。

技术实现要素：

本实用新型利用钻石的永不磨损的特性，利用普通钻石本身是不导电的，但是掺硼后的钻石具有导电性，在不导电的普通钻石表面利用cvd技术再制备一层掺硼的导电金刚石薄膜，利用遮盖原理，在制备掺硼的导电金刚石薄膜的时候，将普通钻石台面和冠面中线附近遮挡住，然后沉积一层薄的掺硼导电金刚石薄膜，这样在普通钻石表面制备出一对导电的掺硼金刚石薄膜。因为导电金刚石薄膜很薄，因此光学上不影响钻石原有的光泽，同时导电金刚石薄膜也是金刚石成分，因此也具有金刚石的硬度，有非常高的耐磨性能。将钻石制成具有通过人手触摸产生开关效果的兼备装饰性和开关功能于一体的器件。

可选地，裸钻切割打磨后的外形可以是圆形，也可以方形等其他形状。

可选地，裸钻的大小可以是0.3克拉到5克拉，甚至更大。

可选地，用cvd方法制备掺硼导电金刚石薄膜，优选用mpcvd方法。

可选地，掺硼的导电金刚石膜的厚度在0.1微米到5.0微米之间。电阻率在1.0*10^-3ω·cm到280ω·cm之间。

可选地，在导电金刚石膜表面制备一层厚度为20纳米-180纳米的铬金属薄膜，方法可以是溅射镀膜，热蒸发镀膜，电镀等方法，优选溅射镀膜。

可选地，在铬薄膜表面制备一层厚度为30纳米-280纳米的金薄膜，方法可以是溅射镀膜，热蒸发镀膜，电镀等方法，优选溅射镀膜。

可选地，金薄膜表面与导线一端通过焊接的方法连接，导线另一端与信号控制器相连。

附图说明

图1为手动触摸钻石开关结构示意图。

图2为实施例1中掺硼金刚石薄膜生长时样品的摆放示意图。

图3为实施例1中检测导电效果的电路示意图。

附图标记：1.掺硼金刚石膜；2.裸钻；3.金薄膜；4.铬薄膜；5供电电源；6.开关信号输出；7.封装外壳；8.钻石支撑架；9.等离子体；10.钽金属丝；11.钻石晶托；12.人手；13.电灯泡。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、图2，图3为本实用新型的实施例1。包含一颗圆形裸钻(2)，裸钻的台面和冠部覆盖有一层掺硼金刚石膜(1)，掺硼金刚石膜沿裸钻台面和冠部的表面中心线分成对称的两个部分，在掺硼靠近裸钻腰部的区域先覆盖有一层铬薄膜(4)，在铬薄膜表面覆盖有一层金薄膜(3)，金薄膜用导线分别于供电电源(5)相连，监控导线中是否有电流产生，并将导线中电流产生与消失的监控由开关信号输出器(6)转化成开关信号输出，去控制其他的器件。整个裸钻由钻石支撑架(8)固定，裸钻的整个台面和部分冠部从开关容器(7)表面的一个孔露出，当台面被手(12)触碰时，台面上的两块掺硼金刚石膜导通，导线中出现电流，电流出现被开关信号器(6)检测到，并转化为相应的“开”或者“关”信号输出去实现对其他器件的控制。

实施例1：

图2为cvd钻石(2)表面制备掺硼的导电金刚石薄膜(1)的样品摆放示意图。裸钻为一克拉的cvd钻石(2)，标准的圆形切割，含57个刻面。在cvd钻石台面和冠部沿中线处放置一段直径为0.6毫米的金属钽丝(10)，cvd钻石台面和冠部的其他区域用钻石晶拖(12)支撑，同时避免这部分表面沉积掺硼导电金刚石薄膜(1)。用微波等离子体技术将反应气体激发成等离子体状态，然后在cvd钻石(2)的表面沉积一层掺硼的导电金刚石薄膜(1)。因为钽丝的覆盖遮挡，在钽丝下方的cvd钻石表面没有掺硼导电金刚石薄膜的沉积。当厚度达到要求后，移走钽金属丝。这样就在cvd钻石(2)表面形成了两块隔开的掺硼导电金刚石薄膜(1)。具体的制备掺硼导电金刚石薄膜的工艺为：h2:ch4＝200：10sccm,b2h6(硼源)＝7.0sccm(硼源为b2h6：h2＝1：1000体积比的稀释气体)，微波功率：1800w，温度：780℃，压强：6.5kpa，沉积时间：30min。(sccm：标准立方厘米每分钟)。得到的掺硼导电金刚石薄膜在cvd钻石台面上的厚度为0.3微米，电阻率为3.8×10^-1ω·cm。这个厚度能保证掺硼的导电金刚石薄膜具有较理想的电导率的同时，对下面钻石的外观不会造成明显的影响。

铬薄膜的制备通过磁控溅射的方法制备，用铝箔将cvd钻石(2)表面不需要镀膜的表面区域盖住，然后磁控溅射：靶材为金属铬，靶功率120w，溅射气压0.9pa，溅射时间5分钟，溅射厚度：25纳米。这个厚度能保证铬薄膜具有导电性的同时，对金薄膜与掺硼的导电金刚石薄膜有足够良好的附着强度。

金薄膜的制备通过磁控溅射的方法制备，用铝箔将表面镀了铬薄膜的cvd钻石(2)表面不需要镀膜的表面区域盖住，然后磁控溅射：靶材为金属金，靶功率120w，溅射气压1.0pa，溅射时间8分钟，溅射厚度：45纳米。这个厚度可以保护底下的铬薄膜不会被氧化的同时，也方便通过焊接的方法与外接导线相连。

将本实施例一中的导电效果通过对电灯泡的启动进行验证。具体的电路图如图3所示。

在图1结构的基础上，利用供电电源(5)供电。当人手(12)触摸掺硼导电金刚石薄膜(1)时，钻石表面有电流流过，此时的电信号被控制信号放大(6)捕获并放大后，电灯泡(13)被点亮。完成了钻石表面触摸，导致灯泡被点亮的开的动作。可以通过控制信号放大(6)的逻辑设计，当人手离开cvd钻石(2)表面时，钻石表面没有电流流过，此时的电流消失的信号被控制信号放大(6)捕获并放大后，电灯泡(13)被关闭。完成了钻石表面脱离触摸状态后，导致灯泡被点关闭的关的动作。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种用钻石制成的手触摸控制开关,其特征在于，包含一颗打磨好的裸钻，所述裸钻被封装在一开关容器中，所述开关容器的封装外壳上有一个孔，裸钻的整个台面和部分冠部从孔中露出。

2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于：所述裸钻台面和冠部表面设置有一层掺硼的导电金刚石薄膜，所述裸钻的其他部位没有设置掺硼的导电金刚石薄膜。

3.根据权利要求2所述的开关，其特征在于：所述掺硼金刚石薄膜沿裸钻的台面和冠部中心线分开成对称的两部分，中心线附近无掺硼金刚石薄膜。

4.根据权利要求2所述的开关，其特征在于：在所述裸钻冠部非裸露在封装容器孔外部的掺硼金刚石膜表面制备有金电极。

5.根据权利要求4所述的开关，其特征在于：所述金电极覆盖冠部掺硼导电金刚石薄膜靠近裸钻腰部的区域，从封装外壳开孔处外部无法看到金电极。

6.根据权利要求4所述的开关，其特征在于：所述金电极的表面是一层金薄膜，金薄膜下面是一层铬薄膜，铬薄膜下面是掺硼导电金刚石薄膜。

7.根据权利要求4所述的开关，其特征在于：所述金电极分别用导线连接在一个直流电源的两极上。

8.根据权利要求4所述的开关，其特征在于：所述金电极处于开关容器的孔内。

技术总结
本实用新型提供了一种用钻石制成的手触摸控制开关，包含一个打磨好的裸钻，固定在开关的封装外壳内，裸钻的整个台面和冠部的部分区域露出在开关封装外壳之外供手触控操作，裸钻台面和冠部沿表面中线分开两边各有一薄层掺硼导电金刚石薄膜，冠部掺硼金刚石膜表面制备有金电极，在金电极与掺硼金刚石膜表面有一层电镀铬薄膜作为中间过渡层，金电极用导线与电源连接。通过人的手触碰钻石表面，两边掺硼金刚石膜导通，实现触控开关的控制。

技术研发人员：满卫东;龚闯;朱长征;吴剑波
受保护的技术使用者：上海征世科技有限公司
技术研发日：2020.02.13
技术公布日：2020.12.15