[发明专利]一种高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法

权利要求书

1.一种高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法，其特征在于首先采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)制备(100)金刚石单晶膜；随后经过激光平整化、抛光、酸煮以及丙酮和酒精清洗后获得热导率≥2000w/(m·K)、远红外波段(8～12μm)红外透过率为71％金刚石单晶膜；再通过磁控溅射方法在双面抛光金刚石单晶膜单面沉积1-2nm厚(100)铟(In)层作为晶格失配缓冲层；最后在铟(In)层表面异质外延生长(100)硒铟镓银(AgGa_1-xIn_xSe₂)非线性晶体材料，进而获得单晶硒铟镓银(AgGa_1-xIn_xSe₂)/铟(In)/金刚石激光单晶复合材料。

2.如权利要求1所述高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法，其特征在于具体实施步骤为：

步骤1：高质量光学级CVD(100)金刚石单晶膜沉积

采用微波等离子体CVD化学气相沉积设备制备高质量光学级(100)金刚石单晶膜，设定CVD金刚石膜沉积参数，根据固体激光器工作环境需要沉积一定厚度金刚石单晶膜，并对其进行激光平整化、双面抛光工艺处理，获得具有导热优异、高透过率的金刚石单晶膜；

步骤2：1-2nm晶格失配缓冲层In层镀制

对CVD金刚石单晶样品进行酸煮，酸煮后用丙酮、酒精清洗，并快速转移到镀膜设备中，随后根据设定工艺在抛光后金刚石单面镀制In层，厚度控制在1-2nm；

步骤3：非线性晶体材料AgGa_1-xIn_xSe₂异质外延生长

在步骤2所述镀制In层表面镀制AgGa_1-xIn_xSe₂晶体材料；

步骤4：完成非线性晶体材料镀制之后，根据具体固体激光器要求进行对应尺寸切割，进而能够实现远红外金刚石激光单晶复合材料制备。

3.如权利要求2所述高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法，其特征在于步骤1所述高质量光学级CVD金刚石单晶膜制备，光学级高透过率CVD金刚石单晶膜沉积速率为6-9μm/h，生长温度900-1000℃，可根据具体固体激光器应用环境进行金刚石单晶膜厚度调控。

4.如权利要求2所述高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法，其特征在于步骤1所述获得双面抛光金刚石单晶膜，具体步骤包括：首先对金刚石生长面进行激光平整化，切除生长面0.1-0.3mm厚金刚石，主要目的是去除表面粗大的金刚石颗粒为后续抛光做准备；随后在单晶抛光机上对金刚石单晶膜进行双面抛光，先调整抛光盘转速为50HZ对金刚石表面进行粗抛，粗抛时间为0.1-0.5h，随后再在抛光盘表面添加粒度为W2金刚石粉(粒度≈2μm)进行精抛，精抛时间为0.3-0.5h，最终获得表面粗糙度(RMS)在0.2-1nm之间、热导率≥2000w/(m·K)、远红外波段(8～12μm)红外透过率为71％双面抛光金刚石单晶膜。

5.如权利要求2所述高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法，其特征在于步骤2所述的酸煮、清洗步骤是：将步骤1所述双面抛光金刚石单晶膜放入HNO₃:H₂SO₄＝1:3-5混合酸溶液中进行酸煮20-40min，目的为了除去金刚石单晶膜表面石墨和其它杂质，待样品冷却后去酸液并依次转移到丙酮和酒精溶液中，分别超声10min，随后烘干放入到带有多靶头射频反应磁控溅射PVD设备中。

6.如权利要求2所述高功率远红外金刚石激光单晶复合材料制备方法，其特征在于步骤2所述缓冲层In层镀制是采用射频磁控溅射镀制1-2nm厚In晶格失配缓冲层。