[发明专利]太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片及其制备方法

权利要求书

1.一种太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片的制备方法，其特征在于：该输能窗片包括电子级CVD金刚石单晶圆片（1），电子级CVD金刚石单晶圆片（1）的上、下两个面上沿周缘一圈分别设置有环状的可焊接区域（2），可焊接区域（2）内的部分为能量传输区域（3），可焊接区域（2）依次经过金属离子注入、退火和金属化处理而形成；电子级CVD金刚石单晶圆片（1）的厚度为0.1～0.5mm，直径为2～8mm；电子级CVD金刚石单晶圆片（1）上可焊接区域（2）的宽度为0.5～2mm；电子级CVD金刚石单晶圆片（1）的介电常数为5.5~5.7，氮含量＜1.0 ppm，热导率为1800~2100 W /(m·K)，断裂强度为2000～3500Mpa；

该输能窗片的制备方法包括如下步骤：

1）将电子级CVD金刚石单晶切割并抛光成所需尺寸的电子级CVD金刚石单晶圆片（1）；

2）将电子级CVD金刚石单晶圆片（1）上下两个面上的能量传输区域（3）覆盖保护，并对可焊接区域（2）进行金属离子注入处理，将金属离子注入到电子级CVD金刚石单晶圆片（1）上的可焊接区域（2）内；

3）将注入金属离子的电子级CVD金刚石单晶圆片（1）在N₂、Ar或H₂保护气氛中退火1～2小时，温度为400～700℃；

4）再将电子级CVD金刚石单晶圆片（1）上下两个面上的能量传输区域（3）覆盖保护，然后对可焊接区域（2）再进行渗、镀金属涂层的金属化处理即可。

2.根据权利要求1所述的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片的制备方法，其特征在于：步骤2）中，注入的金属离子为强碳化物金属元素或石墨化元素，注入剂量为100～500 keV、1×10¹⁵～1 × 10¹⁷离子/cm²。

3.根据权利要求2所述的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片的制备方法，其特征在于：强碳化物金属元素为Ti、W、Mo、Cr、Zr、Hf；石墨化元素为Ni、Co、Fe。

4.根据权利要求1所述的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片的制备方法，其特征在于：步骤4）中，渗、镀金属涂层的金属化处理方法为磁控溅射、双辉等离子体表面渗金属或电镀，金属涂层的元素为与所注入的金属离子元素相同或能够与之有良好固溶度的元素。