鄭州大學研制的2英寸金剛石晶體尺寸及透光效果（圖中圓形區域）

鄭州大學研制的2英寸金剛石晶體透光效果（圖中圓形區域）

日前，鄭州大學物理學院教授單崇新團隊研制出兩英寸光學級金剛石晶體，該晶體在可見光、中遠紅外區均表現出良好的透光性。

金剛石是自然界存在的最特殊的材料之一，具有最高的硬度、最大的彈性模量、最高的聲傳播速率、最高的熱導率、極低的熱膨脹系數、極低的微波介電損耗、極佳的化學穩定性等，是一種綜合了透光性、耐熱沖擊性，并對固體顆粒沖擊以及化學腐蝕具有高度耐久性的材料。

此外，金剛石在高溫環境下仍能保持良好的光學性能，使得其成為高速飛行器頭罩、航空飛機窗口、紅外陣列熱成像引導窗口的理想候選材料。同時金剛石還具有極高的抗激光損傷閾值，將其沉積在各種紅外窗口材料表面，可作為光電對抗的防護材料，能在很大程度上提高軍事光學設備的抗激光干擾能力。以上特點使金剛石在高功率激光和微波窗口、極端惡劣環境中應用的耐極端摩擦磨損光學窗口、超音速飛行器紅外或雷達光學窗口、大功率電子器件、粒子輻射探測器等方面有廣闊的應用前景。但大尺寸光學級金剛石制備一直是極具挑戰性的課題。

為此，單崇新帶領鄭州大學物理學院金剛石光電材料與器件團隊，近年來一直從事金剛石光電材料與器件研究，先后開發出高品相克拉級鉆石的合成工藝、高純度金剛石單晶、金剛石日盲探測成像系統等。

經過長期探索，單崇新團隊于近日基于人造金剛石的基本工藝——化學氣相沉積法，開發出了大尺寸金剛石晶體的新生長工藝，成功研制出直徑兩英寸的光學級金剛石晶體。

單崇新介紹說，經過專業測試，該金剛石晶體在可見及中遠紅外區的透光性達到近70%，這為該類晶體在X射線窗口和光學元件、深紫外光學器件、紅外窗口、微波及太赫茲窗口等方面的應用提供了可能。