鄭州大學(xué)研制的2英寸金剛石晶體尺寸及透光效果（圖中圓形區(qū)域）

鄭州大學(xué)研制的2英寸金剛石晶體透光效果（圖中圓形區(qū)域）

日前，鄭州大學(xué)物理學(xué)院教授單崇新團(tuán)隊(duì)研制出兩英寸光學(xué)級(jí)金剛石晶體，該晶體在可見光、中遠(yuǎn)紅外區(qū)均表現(xiàn)出良好的透光性。

金剛石是自然界存在的最特殊的材料之一，具有最高的硬度、最大的彈性模量、最高的聲傳播速率、最高的熱導(dǎo)率、極低的熱膨脹系數(shù)、極低的微波介電損耗、極佳的化學(xué)穩(wěn)定性等，是一種綜合了透光性、耐熱沖擊性，并對(duì)固體顆粒沖擊以及化學(xué)腐蝕具有高度耐久性的材料。

此外，金剛石在高溫環(huán)境下仍能保持良好的光學(xué)性能，使得其成為高速飛行器頭罩、航空飛機(jī)窗口、紅外陣列熱成像引導(dǎo)窗口的理想候選材料。同時(shí)金剛石還具有極高的抗激光損傷閾值，將其沉積在各種紅外窗口材料表面，可作為光電對(duì)抗的防護(hù)材料，能在很大程度上提高軍事光學(xué)設(shè)備的抗激光干擾能力。以上特點(diǎn)使金剛石在高功率激光和微波窗口、極端惡劣環(huán)境中應(yīng)用的耐極端摩擦磨損光學(xué)窗口、超音速飛行器紅外或雷達(dá)光學(xué)窗口、大功率電子器件、粒子輻射探測(cè)器等方面有廣闊的應(yīng)用前景。但大尺寸光學(xué)級(jí)金剛石制備一直是極具挑戰(zhàn)性的課題。

為此，單崇新帶領(lǐng)鄭州大學(xué)物理學(xué)院金剛石光電材料與器件團(tuán)隊(duì)，近年來(lái)一直從事金剛石光電材料與器件研究，先后開發(fā)出高品相克拉級(jí)鉆石的合成工藝、高純度金剛石單晶、金剛石日盲探測(cè)成像系統(tǒng)等。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索，單崇新團(tuán)隊(duì)于近日基于人造金剛石的基本工藝——化學(xué)氣相沉積法，開發(fā)出了大尺寸金剛石晶體的新生長(zhǎng)工藝，成功研制出直徑兩英寸的光學(xué)級(jí)金剛石晶體。

單崇新介紹說(shuō)，經(jīng)過(guò)專業(yè)測(cè)試，該金剛石晶體在可見及中遠(yuǎn)紅外區(qū)的透光性達(dá)到近70%，這為該類晶體在X射線窗口和光學(xué)元件、深紫外光學(xué)器件、紅外窗口、微波及太赫茲窗口等方面的應(yīng)用提供了可能。