[发明专利]金刚石微通道热沉、制备方法和应用以及半导体激光器

权利要求书

1.一种金刚石微通道热沉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，抛光Si片，清洗并干燥；

步骤2，以步骤1得到的Si片作为沉积类金刚石薄膜的衬底，将带有微通道栅孔的掩模版覆盖于所述Si片的上表面，通过磁激励射频等离子体增强化学气相沉积方法在所述微通道栅孔内沉积类金刚石薄膜，取下掩模版，得到DLC/Si片；

步骤3，利用湿法刻蚀对所述DLC/Si片进行刻蚀，使其表面形成微通道沟槽，清洗干燥，得到带有微通道沟槽的DLC/Si片；

步骤4，对所述带有微通道沟槽的DLC/Si片的表面进行等离子体刻蚀处理，以去除Si片表面的DLC薄膜层和氧化层，得到带有微通道沟槽的Si片；

步骤5，以所述带有微通道沟槽的Si片作为沉积金刚石膜的衬底，通过电子辅助化学气相沉积方法制备金刚石厚膜，得到Si/金刚石厚膜；

步骤6，对所述Si/金刚石厚膜的金刚石厚膜进行抛光；

步骤7，利用湿法刻蚀去除所述Si/金刚石厚膜中作为衬底的Si片，得到带有微通道栅孔的自支撑金刚石片，清洗干燥，得到金刚石微通道热沉。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的清洗为：将抛光后的Si片依次置于去离子水、丙酮、乙醇和去离子水中进行超声振荡清洗，每次超声振荡清洗的时间为5-15min；所述步骤1中的干燥为：利用流动的氮气吹干；

所述步骤1中去离子水、浓磷酸、高锰酸钾和金刚石粉的质量比为10：(1-3)：(0.5-1.5)：(0.5-1.5)，金刚石粉的粒径为0.5-1.5μm。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中类金刚石薄膜的厚度为1～2μm，所述步骤3中微通道沟槽的深度为300～400μm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3和所述步骤7中的湿法刻蚀均采用HF-HNO₃体系溶液作为刻蚀液进行刻蚀，所述步骤3中，将所述刻蚀液滴加到DLC/Si片表面对未掩蔽的Si片进行刻蚀，所述步骤7中将所述刻蚀液滴加到Si/金刚石厚膜的Si片一侧对作为衬底的Si片进行刻蚀。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的清洗为利用去离子水清洗进行超声清洗，所述步骤3中的干燥为利用流动的氮气吹干；

所述步骤4中的等离子体刻蚀处理具体为：通过Ar等离子体对所述带有微通道沟槽的DLC/Si片进行刻蚀处理，Ar流量为2～5sccm，加速电压为400～500V，射频功率为30～100W，处理时间为15～30min。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中的电子辅助化学气相沉积方法具体为：将Si片放入沉积室，本底真空抽至0.01～0.1Pa，通入H₂和CH₄的混合气体，并设置金刚石膜的沉积工艺条件为：所述混合气体中CH₄的浓度为1～3％，沉积气压为3～5kPa，衬底温度为800～1100℃，加速偏压200～300V，加速电流为12～18A，沉积时间为20～30h。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤6中抛光采用化学机械抛光法，具体包括以下步骤：

步骤1，配置抛光液：向去离子水中加入浓磷酸和高锰酸钾作为氧化剂，再加入金刚石粉作为磨料，搅拌分散均匀；

步骤2，将所述金刚石膜/Si片放置于抛光机的磨盘上，抛光压力为0.3-0.5MPa，设置抛光盘转速为100-200rpm，磨盘温度为60～90℃，以2～3ml/s的速度滴加所述抛光液，抛光时间为300～500min。

8.如权利要求1-7中任一项所述制备方法得到的金刚石微通道热沉。

9.如权利要求8所述的金刚石微通道热沉在半导体激光器中的应用。

10.一种半导体激光器，安装于如权利要求8所述的金刚石微通道热沉。