大面积高质量金刚石自支撑膜的制备技术

本项目是国家863计划”85” 和”95”重大项目的阶段性研究成果(合作单位:河北省科学院)。 包含”大面积高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜高速沉积设备”和”大面积高质量金刚石自支撑膜制备工艺”两部分。其目标是向国内外市场提供大面积高质量廉价金刚石自支撑膜。技术基本成熟, 设备和工艺已在广东、北京和天津的一些工厂和研究院所应用。

目前已开发两种不同功率级别, 100千瓦级和30千瓦级的设备, 工具级金刚石膜沉积速率: 40～50mm/h, 沉积面积: 110mm (100千瓦级), 或60mm (30千瓦级)。利用本项目技术生产的工具级金刚石膜可达到的指标: 面积: mm (100千瓦级), 或 mm (30千瓦级); 厚度: 最大2mm; 维氏硬度: 8000～11000 kg/mm2; 抗弯强度: > 300 MPa。光学级金刚石自支撑膜目前最大面积为60mm, 厚度约0.6mm, 从紫外(0.22m)到远红外(>20m, 直至微波)透明, 8～12m波段透过率～70%, 热导率～19W/cm.k, 各项物理化学性能均与天然Ⅱa型宝石级金刚石单晶接近。

该项目适用于光学级金刚石自支撑膜: 工业CO2激光器窗口, 需要在极端恶劣工业环境(高温、腐蚀、幅射、磨损、冲刷等)下工作的光学装置窗口、军事窗口等。也可用于中高档耐用装饰品制作。

热沉级金刚石自支撑膜: 半导体二极管激光器热沉、功率半导体器件(Power IC)的金刚石封装、MCMs (大规模集成电路的三维立体组装技术)用大面积金刚石热沉、高功率微波器件热沉。

工具级金刚石自支撑膜: 金刚石拉丝模模芯、金刚石自支撑膜钎焊工具、各种抗极度摩擦磨损工具和模具及仪器零件。