世界首台1平方米光学级金刚石膜生产设备问世

实现工业化生产的金刚石膜生产设备由雷地科技集团自行研发制造、并拥有自主知识产权，在生产设备制造方面，最近取得三项世界首创：常温下生产金刚石膜材料；金刚石膜面积达1平方米的生产设备；光学级金刚石膜产品。目前，雷地科技集团拥有的1平方米金刚石膜生产设备是迄今国际上生产金刚石膜材料的最大型设备。

2英寸MPCVD光学级均匀金刚石膜的制备研究

均匀生长大尺寸光学级金刚石膜一直是微波化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)金刚石研究领域的热点和难点,沉积台的结构与位置对于金刚石膜均匀性以及厚膜生长的长期稳定性至关重要。本研究通过COMSOL模拟结合实验研究了沉积台高度对衬底表面电场均匀性、等离子体状态和温度均匀性的影响规律,优化了光学级金刚石膜均匀生长的工艺参数,在最佳沉积台高度(2 mm)下沉积得到的2英寸金刚石膜(最大厚度337μm),厚度不均匀性<11%,从膜中心到边缘的拉曼半峰全宽为3~4 cm^(-1),可见光波段内最高透过率为69%~70%,10.6μm处红外透过率为70%。结果表明:金刚石膜的厚度和品质较为均匀,实现了两英寸光学级金刚石膜的均匀沉积。沉积台高度对衬底表面的电场分布、等离子体形状和温度分布都有一定影响,随着沉积台高度增加,衬底表面电场分布均匀性和温度均匀性得到明显改善,且衬底表面的等离子体分布更均匀,H原子和含碳基团的浓度增加。

大面积光学级金刚石自支撑膜制备、加工及应用

大面积光学级金刚石自支撑膜的制备和加工是近年来在CVD金刚石研究领域的最重要的技术进展之一.在军事和民用光学领域有非常重要的应用前景.本文综述了北京科技大学近年来在CVD金刚石膜光学应用领域的研究进展.给出了采用高功率直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet)CVD工艺制备大面积光学级金刚石自支撑膜的研究结果,并报导了对所制备的光学级金刚石自支撑膜的光学、力学(机械)、热学、微波介电性能和抗激光损伤等方面的最新研究结果.

光学级透明金刚石膜的性质

采用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法在单晶硅片上制备光学级透明金刚石膜,利用傅里叶红外分光光度计和紫外-可见分光光度计分别测试不同厚度金刚石膜的红外光和紫外-可见光波段的透过率,并分析了测试结果.

高功率MPCVD金刚石膜红外光学材料制备

使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置，以H2-cH4为气源，就高功率条件下cH4浓度对金刚石膜的生长速率和品质的影响规律进行了研究，并在此基础上进行了大面积光学级金刚石膜的沉积。利用扫描电镜、激光拉曼谱仪、傅里叶红外光谱仪对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质、红外透过率等进行了表征。实验结果表明，使用自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置在高功率条件下通过提高cH4浓度会使金刚石膜的生长速率增加，但当CH。浓度达到一定比例后．金刚石膜的生长速率将不再继续提高。cH4浓度在0．5％～2％时制备的金刚石膜品质较高；自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置能够满足在较高功率下光学级金刚石膜的快速沉积要求．

光学级多晶金刚石膜的快速生长

光学级金刚石膜的快速生长一直是微波化学气相沉积金刚石研究领域的热点和难点之一,通常对于大尺寸金刚石膜的生长速率和光学质量不可兼得。采用正交实验方法,优化光学级金刚石膜的工艺参数,最终在高功率、高甲烷同时辅助氧气刻蚀条件下,实现了光学级金刚石材料的快速生长,其生长速率为3.1μm/h,可见光波段内透过率最高为70.9%,10.6μm处红外透过率达到68.9%。等离子体诊断结果表明,高质量金刚石的快速生长主要由于高功率密度有助于原子H的激发和CH4的分解,加入氧气也有助于CH4的分解,同时对非金刚石相具有刻蚀作用,从而实现了高质量金刚石膜的快速沉积。