我國CVD金剛石制備技術再上新臺階

近日，河北省激光研究所研發的直徑5英寸CVD金剛石窗口制備技術再上臺階，其產品厚度達到1mm，比之前的0.7mm高出0.3mm。這標志著我國915MHz、75kW的微波CVD金剛石設備基本成熟，實現了趕超國外先進水平的目標。

CVD金剛石膜研究已有30余年的歷史，不斷有新的亮點和新的研究方向出現。納米(NCD)和超納米(UNCD)金剛石膜及相關應用研究在相當長一段時間內將繼續是國內CVD金剛石膜研究的熱點之一。

“基于金剛石膜的SOD、SAW，行波管和其它高功率器件，光學窗口(球罩)等高技術應用將有可能得到更大的重視，并有可能在未來5～10年內獲得實際應用，有可能形成小規模的市場。”河北省激光研究所技術人員姜龍表示，隨著5G時代的來臨，高頻大功率微波器件的散熱問題越來越嚴重，而金剛石的熱導率是常用硅材料的15倍，采用CVD金剛石作為器件的襯底優勢非常明顯。河北省激光研究所已經和國內多個研究所合作，進行了此方面的研究工作，取得了良好的開端。

隸屬于河北省科學院的河北省激光研究所，從1992年開始從事CVD金剛石制備技術的相關研究，研發了獨具特色的直流電弧等離子體噴射CVD金剛石設備及工藝，相關科技成果獲河北省科技進步一等獎一項，二等獎兩項，三等獎四項，專利授權8項。

近年來跟中科院上海應用物理研究所、中科院物理研究所合作，實現了CVD金剛石熒光靶成功應用于國家大科學工程“上海光源”中CVD單晶金剛石高壓窗口、應用于X射線小角散射測試線；與中科院上海技術物理研究所合作，CVD金剛石成功應用于型號衛星載荷的探測窗口；與中科院大連化物所合作將CVD金剛石熱沉應用于碟片激光器晶體散熱。

為發展CVD金剛石在光學、電子學等領域的應用，該所項目組和北京科技大學唐偉忠教授合作開發微波CVD金剛石沉積技術，驗證了多種諧振腔的高功率2.45GHz微波CVD金剛石設備，建立了國內首臺915MHz、75kW微波CVD金剛石設備。目前，直徑2英寸的多晶CVD金剛石窗口已經進入了中試階段，直徑5英寸的多晶CVD金剛石窗口也已經制備出了樣品。以2.45GHz設備為基礎，項目組還進行了同質外延單晶CVD金剛石的研究，主要應用于探測器、電子器件和珠寶等領域，目前已經取得了可喜的進展。

“CVD金剛石在先進科研、航空航天、大科學裝置等領域有廣泛的應用，有時甚至是唯一的選擇，例如研究核聚變的托卡馬克裝置上，大功率微波的饋入窗口只能選擇多晶CVD金剛石。”孫振路表示，河北省激光研究所研究團隊和上海及北京同步輻射光源進行了多項合作，已經成功研制了CVD金剛石熒光靶探測器、刀片探測器，正在進行X射線位置探測器、X射線窗口、紅外窗口的研發；金剛石已經在衛星擴熱板、遙感衛星窗口、相控陣雷達收發模塊等領域成功應用。

孫振路介紹，項目組研發的915MHz微波CVD金剛石設備及5英寸CVD金剛石制備技術目前尚未見國內有報道，打破了國外壟斷，在國內具有較大的技術優勢。 (科學網)