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金刚石异质外延方面取得进展

 近日,研究团队在金刚石异质外延研究方面取得新进展,相关研究成果发表在Materials Chemistry and Physics《材料化学与物理》上。

  在所有已知材料中,金刚石具有最高的热导率、极其稳定的物化性质,这使得金刚石成为热管理应用的首选材料。近些年来,金刚石与激光晶体的键合技术迅速发展,有效缓解了固体激光器的热效应,然而该技术对金刚石的平整度和粗糙度的要求极高,给金刚石加工带来了巨大的挑战。

  研究人员提出了一种新的激光晶体热管理方法,即直接在晶体表面异质外延生长金刚石薄膜。研究人员采用微波等离子体化学气相沉积技术(MPCVD),以与金刚石性质差异巨大的YAG晶体作为衬底,系统地研究了在该衬底上异质外延生长金刚石的工艺,讨论了预沉积处理对金刚石异质外延的作用机理,成功制备了一系列连续、高质量的金刚石薄膜。对沉积后的YAG晶体表征后发现,金刚石薄膜的沉积有效地提高了晶体的热性能,同时对其光学性能的影响极小,满足激光应用的需求。该研究为固体激光器的热管理提供了新的选择。

图 不同样品的表面形貌及其热学性能