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UPHT钻石(高温超高压)和PECVD钻石(等离子增强化学气象沉积)的应用

文章来源:网络
发布时间:2021-02-18 10:37:17

UPHT钻石(高温超高压)和PECVD钻石(等离子增强化学气象沉积)的应用

2.1 超精密加工

超精密加工技术起源于上世纪 50 年代 [38] , 在制造业中有着十分重要的地位, 尤其是在军工国防、航空航天、精密仪器制造等领域, 可以毫不夸张的说,超精密加工技术的水平决定着一 个国 家的工业水平。PECVD钻石集高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性、高导热率等优良性质于一身, 是作为超精密加工刀具材料的不二之选。 钻石刀 具材料有两种: 多晶钻石(PCD:polycrystalline diamond ) 和 单晶钻石( SCD:single crystal diamond )。 与 PCD 相比, SCD 无内部晶界, 在硬度、热导率、电子迁移率等方面的性能均优于 PCD , 理论上可达到 原子级的加工精度, 可加 工出 光洁度极高的镜面。 目 前, SCD 刀具主要应用 于高性能武器、半导体器件、微传感器、光学镜头等高精度元器件的加工。

2.2 单晶PECVD钻石的光学应用

除了在波长 8 μm 附近存在微小的吸收, 从深紫外区到 远红外区( 225~25 μm ), 单晶PECVD钻石都拥有很好的光透性, 尤其是红外区, 透光性优良。 结合其极佳的热力学性能、优良的化学稳定性和介电性,单晶PECVD钻石是制备耐高温高压、抗腐蚀、耐磨光学元器件的首选材料。 可用于导弹头罩的保护层、 CO 2 激光器输出窗口 和一些需要在恶劣环境下工作的光学仪器保护窗等的制备。

2.3 半导体与电子器件

半导体材料是制作集成电路、晶体管、电力电子器件、 光电子器件的重要基础材料, 支撑着网络技术、通信、计算机等电子信息产业的发展。 随着现代电子信息产业的飞速发展, 对半导体材料的性能提出了更高的要求: 新一代半导体的功率和频率更高,应具备在高温高压、强辐射、强腐蚀性的恶劣环境下安全稳定地运行的能力 。 单晶钻石 具有带隙宽( 5.5 eV )、高载流子迁移率、低介电常数( 5.7 )、抗辐射性强、击穿场强高( 3.5 V/cm × 106 V/cm )、极高的热导率( 2 000 W/(m · K) )和电子饱和速度高( 2.5 cm/s ×107 cm/s )等特性 [39] , 能够很好的满足现代电子信息技术发展对半导体材料的高性能要求, 被认为是颇具潜力的新一代半导体材料。

2.4 宝石级PECVD钻石

钻石经过精心的设计和完美的切割后, 成为璀璨耀眼的宝石, 我们称之为钻石。 钻石被誉为“宝石之王”, 珍稀昂贵, 象征着坚贞、永恒。 钻石有用天然钻石加工而成的, 也有用人造钻石加工得到的。 但是, 人造钻石并不是假钻石, 无论是从成分、外观、还是物理化学性质上进行对比, 人造钻石和天然钻石都没有本质的区别。 但是, 相比天然钻石的昂贵价格, 人造钻石的价位显得较为亲民(同等品质的人造钻石和天然钻石, 前者的价格远低于后者)。随着消费者对人造钻石的抵触态度逐渐转淡, 人造钻石的消费市场相当可观。目前HPHT钻石(高温高压)和CVD钻石(化学气象沉积)主要用于工业领域。UPHT钻石(高温超高压)和PECVD钻石(等离子增强化学气象沉积)主要用于珠宝领域