【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金刚石掺杂，尤其涉及一种钕掺杂单晶金刚石及其制备方法。
技术介绍
1、大功率激光技术在材料加工、通信等领域有着重要的应用，许多国家都投入了大量的人力和资源来研究激光技术。随着激光的广泛应用，更高功率的发展促进了科学家们制造高效激光晶体和新型激光器件结构。激光晶体是大功率激光技术的关键材料基础。
2、受限于传统激光材料的热负载能力，激光功率的提升会加剧激光材料的热积累，引起热透镜、热致双折射等热畸变效应，降低输出激光的功率和光束质量，难以满足应用领域对激光功率持续提升的需求。
3、因此，传统激光材料的热负载能力已成为限制激光功率提升的技术瓶颈之一，发展新型激光材料是从本质上提升激光功率的一种有效途径。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种钕掺杂单晶金刚石及其制备方法，将钕源掺杂到金刚石中，形成大功率激光增益介质，以提升激光材料的热负载能力。
2、本专利技术采用以下技术方案：一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，包括以下步骤：
3、依次使用混合酸溶液和混合碱溶液对金刚石表面进行清洗，得到金刚石(001)面；
4、将清洗后的金刚石置入mpcvd设备中，通入氢气、甲烷和氮气，保持腔内生长温度为1000～1100℃，在金刚石(001)面生长表面具有台阶状的本征层；
5、向腔体内通入含有气态钕源、甲烷和氢气，保持腔压温度为950～1050℃，在本征层上生长钕掺杂层。
6、进一步地，生长本征层包括
7、通入氢气和甲烷，腔压为125～135torr，功率为1700～1900w；
8、当本征层厚度达到总厚度的1/5～3/5，通入氢气、甲烷和氮气，腔压为60～180torr，功率为1000～3000w。
9、进一步地，当通入氢气和甲烷时，氢气和甲烷的体积比为(375～380)：(20～25)；
10、当通入氢气、甲烷和氮气时，氢气、甲烷和氮气的体积比为(375～380)：(20～25)：(0.1～0.3)。
11、进一步地，气态钕源、甲烷和氢气的体积比为(100～300)：(20～25)：(175～380)。
12、进一步地，生长钕掺杂层时，腔压145～155torr，功率为2300～2500w。
13、本专利技术的另一种技术方案：一种钕掺杂单晶金刚石，采用上述的方法制得；包括金刚石衬底，金刚石衬底表面有金刚石本征层，金刚石本征层上具有钕掺杂层；
14、其中，金刚石本征层厚度为100～500nm，钕掺杂层厚度为500～700nm。
15、进一步地，金刚石本征层与钕掺杂层的连接表面为台阶状。
16、进一步地，钕掺杂层中由其原理金刚石本征层的表面向与金刚石本征层相接的表面钕元素的浓度逐渐减小。
17、本专利技术的另一种技术方案：一种钕掺杂单晶金刚石的用途，钕掺杂单晶金刚石用作激光材料。
18、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在金刚石衬底表面生长本征层，并通过在本征层表面的台阶状凹陷内掺杂钕源，可以将钕源掺杂到单晶金刚石中，从而得到钕掺杂单晶金刚石，将其应用到激光材料中，可以提升激光材料的热负载能力，从而提升激光功率。
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1.一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，生长所述本征层包括：
3.如权利要求2所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，当通入氢气和甲烷时，氢气和甲烷的体积比为(375～380)：(20～25)；
4.如权利要求2或3所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，气态钕源、甲烷和氢气的体积比为(100～300)：(20～25)：(175～380)。
5.如权利要求4所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，生长钕掺杂层时，腔压145～155Torr，功率为2300～2500W。
6.一种钕掺杂单晶金刚石，其特征在于，采用权利要求1-5任一项的方法制得；包括金刚石衬底(1)，所述金刚石衬底(1)表面有金刚石本征层(2)，所述金刚石本征层(2)上具有钕掺杂层(3)；
7.如权利要求6所述的一种钕掺杂单晶金刚石，其特征在于，所述金刚石本征层(2)与所述钕掺杂层(3)的连接表面为台阶状。
8.如权
9.一种钕掺杂单晶金刚石的用途，其特征在于，所述钕掺杂单晶金刚石用作激光材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，生长所述本征层包括：
3.如权利要求2所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，当通入氢气和甲烷时，氢气和甲烷的体积比为(375～380)：(20～25)；
4.如权利要求2或3所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，气态钕源、甲烷和氢气的体积比为(100～300)：(20～25)：(175～380)。
5.如权利要求4所述的一种钕掺杂单晶金刚石的制备方法，其特征在于，生长钕掺杂层时，腔压145～155torr，功率为2300～2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏兴，李奇，张卓辉，张朝阳，张倩文，王艳丰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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