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技术

本发明专利技术为一种太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片，解决了现有氧化铍、蓝宝石和电子级多晶金刚石等微波输能窗材料存在毒性大、介电常数偏高、可焊性差等问题。本发明专利技术包括电子级CVD金刚石单晶圆片，电子级CVD金刚石单晶圆片的上、下两个面上沿周缘一圈分别设置有环状的可焊接区域，可焊接区域内的部分为能量传输区域，可焊接区域依次经过金属离子注入、退火和金属化处理而形成。本发明专利技术采用离子注入、退火加表面金属化处理的方式对金刚石输能窗片待焊接区域进行处理，赋予边缘金属特性，提高了金刚石的可焊性，这使得制备的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片更容易与窗架连接，且能够实现更高的封接气密性和封接强度。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于真空电子器件领域，具体是一种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。
技术介绍
太赫兹(THz)真空器件具有功率大、频带宽等优点，在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方面得到了广泛应用。输能窗是THz真空器件的关键部件，为了使器件能稳定工作，并提供良好的电性能参数，输能窗必须同时具有驻波低、传输损耗小、结构强度高、导热系数高和真空密封好等性能。目前，国内外常采用氧化铍和蓝宝石作为微波输能窗口材料。但是氧化铍具有毒性，存在较大的环境污染隐患；而蓝宝石的介电常数相对偏高，无法满足高功率微波窗的使用需求。相比之下，化学气相沉积法（CVD）制备的电子级金刚石具有优异的物理化学性质，包括低介电常数、低微波损耗、高硬度和高导热率等，其抗压强度是一般输能窗材料的数十倍，使输能窗厚度可以比其他材质减少数倍，能进一步降低微波传输损耗，因此是微波真空器件理想的输能窗材料。电子级CVD金刚石包括单晶和多晶金刚石，其中单晶金刚石比多晶金刚石具有更高的断裂强度，同时其封接气密性更高，更适合作为微波输能窗口使用。但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片，其特征在于：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。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，其特征在于：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。3.根据权利要求1或2所述的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片，其特征在于：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＜1.0ppm，热导率为1800~2100W/(m·K)，断裂强度为2000～3500Mpa。4.根据权利要求1或2所述的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片，其特征在于：可焊接区域（2）内注入的金属离子为强碳化物金属元素或石墨化元素。5.根据权利要求4所述的太赫兹频段真空器件用金刚石单晶输能窗片，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。6.如权利要求1或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，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）...

【专利技术属性】
技术研发人员：于盛旺，郑可，王洪孔，高洁，黑鸿君，马丹丹，任咪娜，申艳艳，贺志勇，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14