級(jí)CVD單晶金剛石與天然金剛石在光學(xué)性能上的對(duì)比分析)
光學(xué)級(jí)CVD單晶金剛石是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法人工合成的單晶金剛石其光學(xué)性能如透光范圍、折射率均勻性、雜質(zhì)含量與天然金剛石高度相似但在特定波段如紫外和紅外的透過(guò)率、缺陷密度及批次一致性方面存在可量化的差異。1. 技術(shù)原理與制備差異天然金剛石形成于地幔高溫高壓環(huán)境雜質(zhì)如氮、硼分布不均導(dǎo)致光學(xué)性能波動(dòng)。CVD單晶金剛石在低壓下通過(guò)甲烷-氫氣等離子體沉積生長(zhǎng)可精確控制摻雜如氮含量100 μm但CVD金剛石在225-250 nm紫外區(qū)的透過(guò)率約65%略低于天然金剛石約70%因生長(zhǎng)過(guò)程中殘留的氫相關(guān)缺陷吸收。折射率均勻性CVD金剛石折射率波動(dòng)Δn 2000 W/m·K與天然金剛石相當(dāng)且尺寸可達(dá)10 mm×10 mm天然金剛石通常QCVD單晶金剛石在哪些光學(xué)波段性能優(yōu)于天然金剛石ACVD單晶金剛石在折射率均勻性ΔnQCVD金剛石能否完全替代天然金剛石用于光學(xué)窗口A不能完全替代。在需要大尺寸5 mm和高均勻性的場(chǎng)景如高功率激光窗口CVD金剛石是更優(yōu)選擇但在對(duì)紫外透過(guò)率要求極高的應(yīng)用中如深紫外光譜儀天然金剛石仍具優(yōu)勢(shì)。兩者性能互補(bǔ)需根據(jù)具體光學(xué)指標(biāo)選擇。參考M. Schwander, et al. “Optical properties of single-crystal CVD diamond.” Diamond and Related Materials 97 (2019): 107447. | R. S. Sussmann, et al. “CVD diamond for optical applications.” Diamond and Related Materials 3 (1994): 1173-1178. | 行業(yè)測(cè)試報(bào)告Element Six CVD單晶金剛石光學(xué)性能數(shù)據(jù)表2022
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