[发明专利]AlN-金刚石热沉、制备方法和应用以及半导体激光器封装件

权利要求书

1.一种AlN-金刚石热沉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对钼片表面进行研磨处理，清洗后干燥，得到预处理的钼片；

步骤2，以所述预处理的钼片作为钼衬底，通过直流电弧等离子体喷射化学气相沉积方法在所述钼衬底的表面沉积金刚石膜，沉积结束后，降至常温，使所述金刚石膜与所述钼衬底脱离，制备出自支撑金刚石膜；

步骤3，利用化学机械抛光方法对所述自支撑金刚石膜进行抛光，得到表面平坦化的金刚石片，清洗干燥后得到金刚石片；

步骤4，对所述金刚石片的表面进行反溅射处理，以去除表面氧成份并引入氮元素，得到反溅射处理后的金刚石片；所述步骤4中反溅射处理的具体步骤为：将金刚石片放入磁控溅射系统的进样室中，将本底真空抽至（0.5~1）×10^~3Pa，通入Ar和N₂的混合气体，Ar和N₂流量比为1:1，射频功率为50～100W，反溅处理时间为20-40min；

步骤5，在所述反溅射处理后的金刚石片的表面通过直流溅射沉积AlN膜，沉积结束后，在N₂气氛中降至常温得到AlN-金刚石热沉。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的研磨处理具体为：以金刚石微粉为磨料，在所述钼片表面进行机械研磨10～20min；所述步骤1中的清洗具体为：将抛光后的钼片置于去离子水中进行超声清洗5~15min；所述步骤1中的干燥具体为：利用流动的氮气吹干。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法的具体步骤为：将所述预处理后的钼片放入真空腔室，本底真空抽至低于0.01～0.001Pa，通入H₂、Ar和CH₄的混合气体，进行金刚石膜沉积，其中，所述混合气体中CH₄浓度为0.5%～1.5%，腔室压为4～5kPa，泵压为12～20kPa，衬底温度为900～1100℃，电弧功率为10～30kW，沉积时间为15～24h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的化学机械抛光方法的具体步骤为：

（1）配置抛光液：将聚乙二醇加入去离子水中作为溶剂，再加入硝酸钾作为氧化剂，以金刚石粉作为磨料，充分搅拌混合后，形成抛光液，其中所述聚乙二醇、去离子水、硝酸钾和金刚石粉的质量比为（1~2）：10：（3.0~3.5）：（1～2）；

（2）在金刚石抛光机中进行抛光:以铸铁磨盘为磨盘，所述磨盘与自支撑金刚石膜之间的压力为8~12psi，抛光盘转速为100~200rpm，抛光盘温度为100～150℃，以150~250ml/h的速率滴加抛光液，抛光时间为500~600min，抛光结束后得到表面平坦化的金刚石片；

所述步骤3中抛光后，先进行切割得到预定尺寸的金刚石片，然后再清洗干燥；

所述步骤3中的清洗具体为：先将表面平坦化的金刚石片置于浓硝酸中，在温度50～90℃条件下进行超声处理30min，然后依次在去离子水、丙酮和去离子水中进行超声清洗，所述步骤3中的干燥为：采用流动的氮气吹干。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5中直流溅射沉积的具体步骤为：将所述反溅射处理后的金刚石片移送至沉积室，将本底真空抽至（0.5~1）×10^~5Pa，通入Ar和N₂的混合气体，Ar和N₂流量比为1:2，以Al为靶材，通过直流溅射沉积AlN膜，沉积时，沉积室气压为1～5Pa，靶基距为3～8cm，衬底温度为400℃，直流功率为300～500W，沉积时间为300～400min。

6.利用如权利要求1-5中任一项所述的制备方法得到的AlN-金刚石热沉，其特征在于，包括金刚石片和沉积在所述金刚石片上的AlN膜。

7.如权利要求6所述的AlN-金刚石热沉，其特征在于，所述金刚石片的厚度为100～200μm，所述AlN膜的厚度为10～20μm。