金刚石制品及其制备方法

本申请涉及金刚石加工领域，特别是涉及金刚石制品及其制备方法。

背景技术：

1、单晶金刚石具有超高硬度、高热导率、宽光谱透过性及化学稳定性等突出性能，在高功率激光窗口、量子传感芯片、半导体散热基板、精密光学元件等尖端领域具有不可替代的应用价值。随着高端装备与光电器件对性能指标要求的持续提升，单晶金刚石元件的亚表面完整性逐渐成为制约器件整体性能与可靠性的关键因素。

2、目前，单晶金刚石的精密加工主要依赖机械研磨抛光、化学机械抛光、等离子体刻蚀和激光加工等工艺手段。由于单晶金刚石属于典型的硬脆材料，其原子间以强共价键结合，材料去除难度大，加工过程中脆性断裂倾向显著。传统单晶金刚石的加工方法，易在加工表面产生微裂纹、位错与晶格畸变等亚表面损伤层，这些亚表面缺陷不仅会显著增加光学散射损耗、降低元件的透光性能，还会在后续服役过程中成为应力集中源，导致元件抗损伤阈值下降、机械强度劣化，严重时甚至引发工件开裂报废。

3、因此，有必要对传统技术进行改进。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供了一种可有效降低亚表面损伤的金刚石制品及其制备方法。

2、本申请解决上述技术问题的技术方案如下。

3、本申请第一方面提供了一种金刚石制品的制备方法，包括以下步骤：

4、将单晶金刚石进行机械精整处理；所述机械精整处理的接触轨迹位于所述单晶金刚石{100}晶面内，所述接触轨迹的方向与所述{100}晶面内<110>晶向的夹角≤2°，所述机械精整处理的单点接触载荷为10 mn~50 mn。

5、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述接触轨迹的方向与所述{100}晶面内<110>晶向平行。

6、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述机械精整处理的单点接触载荷为10 mn~30 mn。

7、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述机械精整处理的单点接触载荷为10 mn~20 mn。

8、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述机械精整处理的接触方式包括往复式循环接触和旋转式循环接触中的至少一种，所述机械精整处理的总循环接触次数为5×10~5×108次。

9、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述单晶金刚石的粗糙度≤100nm。

10、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述机械精整处理的温度为20℃~30℃。

11、在其中一些实施例中，金刚石制品的制备方法中，所述机械精整处理的气氛条件选自大气、惰性气体或真空。

12、本申请第二方面提供了一种金刚石制品，采用第一方面提供的金刚石制品的制备方法制得。

13、在其中一些实施例中，金刚石制品中，所述金刚石制品包括激光窗口、芯片和半导体基板中的至少一种。

14、本申请第一方面提供金刚石制品的制备方法，将单晶金刚石进行机械精整处理，通过将机械精整处理的接触轨迹约束于单晶金刚石{100}晶面内，并将接触轨迹的方向与{100}晶面内<110>晶向的夹角控制在较小范围，同时控制机械精整处理的单点接触载荷，主动诱导位错滑移主导的塑性变形机制，消耗激发裂纹萌生的应变能，有效阻断解理面裂纹萌生路径，从而促进位错主导塑性容纳，进而有效降低金刚石制品的亚表面损伤。

15、上述金刚石制品的制备方法，通过同时控制沿特定晶体取向的接触轨迹和单点接触载荷，该协同策略可对解理裂纹产生“能量耗散”与“路径偏转”双重抑制，将“被动避让解理面”变为“主动构建塑性区”，实现从“脆性去除”到“可控塑性去除”的范式转变。

1.一种金刚石制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述接触轨迹的方向与所述{100}晶面内<110>晶向平行。

3.如权利要求1~2任一项所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述机械精整处理的单点接触载荷为10 mn~30 mn。

4.如权利要求3所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述机械精整处理的单点接触载荷为10 mn~20 mn。

5.如权利要求1~2、4任一项所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述机械精整处理的接触方式包括往复式循环接触和旋转式循环接触中的至少一种，所述机械精整处理的总循环接触次数为5×10~5×108次。

6.如权利要求1~2、4任一项所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述单晶金刚石的粗糙度≤100 nm。

7.如权利要求1~2、4任一项所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述机械精整处理的温度为20℃~30℃。

8.如权利要求1~2、4任一项所述的金刚石制品的制备方法，其特征在于，所述机械精整处理的气氛条件选自大气、惰性气体或真空。

9.一种金刚石制品，其特征在于，采用如权利要求1~8任一项所述的金刚石制品的制备方法制得。

10.如权利要求9所述的金刚石制品，其特征在于，所述金刚石制品包括激光窗口、芯片和半导体基板中的至少一种。