半導(dǎo)體激光器屬于激光器的一種，主要是借助半導(dǎo)體物質(zhì)，完成相應(yīng)的激光工作，常被稱之為激光二極管，其因具有波長(zhǎng)范圍寬，制作簡(jiǎn)單、成本低、易于大量生產(chǎn)、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在民用、軍用、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。

半導(dǎo)體激光器的散熱直接關(guān)系到半導(dǎo)體激光器性能的好壞。目前，半導(dǎo)體激光器最主要的散熱方式是通過(guò)熱沉來(lái)散熱。以金剛石作為熱沉材料已是半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一。在高功率半導(dǎo)體激光器中，封裝常用的熱沉材料有AIN和Cu等，其中AIN由于導(dǎo)熱率低，難以實(shí)現(xiàn)良好的散熱效果，而Cu的導(dǎo)體特性會(huì)導(dǎo)致水冷熱沉通道內(nèi)的電化學(xué)腐蝕，從而造成堵塞。CVD金剛石則是絕佳的熱沉材料，其熱導(dǎo)率最高可達(dá)2000W/(K·m)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AIN和Cu。

金剛石和各種散熱材料的熱性能

作為熱沉，金剛石表現(xiàn)出優(yōu)異的散熱特性：一方面將集中于器件PN結(jié)的熱量能夠均勻迅速的沿?zé)岢帘砻鏀U(kuò)散；另一方面將熱量沿?zé)岢链怪狈较蜓杆賹?dǎo)出。

據(jù)研究表明，將金剛石熱沉作為過(guò)渡熱沉燒結(jié)在銅熱沉上，可有效降低熱阻，即使在大電流條件下，亦可明顯改善半導(dǎo)體激光器散熱問(wèn)題，提高半導(dǎo)體激光器輸出特性。

半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)示意圖

然而，需要注意的是，金剛石在作為激光器熱沉?xí)r，需要解決其表面光潔度、金屬化及切割等技術(shù)難題，否則因?yàn)楸砻娲植诙�造成極高的接觸電阻，將會(huì)讓金剛石熱沉的散熱優(yōu)勢(shì)無(wú)法發(fā)揮�；�合積電采用MPCVD制備高質(zhì)量金剛石，并獨(dú)創(chuàng)金剛石原子級(jí)表面高效精密加工方法，將金剛石熱沉片表面粗糙度從數(shù)十微米級(jí)別降低至1nm以下。目前，采用化合積電金剛石熱沉的大功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)用于光通信，在激光二極管、功率晶體管、電子封裝材料等領(lǐng)域也有應(yīng)用。

1、熱導(dǎo)率超高：1000-2000W/m.K

2、生長(zhǎng)面表面粗糙度低：Ra<1 nm

產(chǎn)品參數(shù)

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫芮，房玉鎖，彭海濤，王媛媛.金剛石封裝半導(dǎo)體激光器特性研究.電子制作，2020年23期， DOI:10.16589/j.cnki.cn11-3571/tn.2020.23.029

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