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超强激光科学卓越创新简报

(第二百二十期)

2021年9月8日

上海光机所在金刚石异质外延方面取得进展

  近日,中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室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。

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图1 不同样品的表面形貌及其热学性能

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