半导体激光器热沉为何选用金刚石热沉片

      半导体激光器属于激光器的一种，主要是借助半导体物质，完成相应的激光工作，常被称之为激光二极管，其因具有波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产、体积小、重量轻、寿命长等特点，在民用、军用、医疗等领域应用比较广泛。

      半导体激光器的散热直接关系到半导体激光器性能的好坏。目前，半导体激光器最主要的散热方式是通过热沉来散热。以金刚石作为热沉材料已是半导体激光器领域的重要应用之一。在高功率半导体激光器中，封装常用的热沉材料有AIN和Cu等，其中AIN由于导热率低，难以实现良好的散热效果，而Cu的导体特性会导致水冷热沉通道内的电化学腐蚀，从而造成堵塞。CVD金刚石则是绝佳的热沉材料，其热导率最高可达2000W/(K·m)，远远大于AIN和Cu。

                                                                                          金刚石和各种散热材料的热性能

     作为热沉，金刚石表现出优异的散热特性：一方面将集中于器件PN结的热量能够均匀迅速的沿热沉表面扩散；另一方面将热量沿热沉垂直方向迅速导出。

     据研究表明，将金刚石热沉作为过渡热沉烧结在铜热沉上，可有效降低热阻，即使在大电流条件下，亦可明显改善半导体激光器散热问题，提高半导体激光器输出特性。

                                                                                      半导体激光器结构示意图

      然而，需要注意的是，金刚石在作为激光器热沉时，需要解决其表面光洁度、金属化及切割等技术难题，否则因为表面粗糙而造成极高的接触电阻，将会让金刚石热沉的散热优势无法发挥。化合积电采用MPCVD制备高质量金刚石，并独创金刚石原子级表面高效精密加工方法，将金刚石热沉片表面粗糙度从数十微米级别降低至1nm以下。目前，采用金刚石热沉的大功率半导体激光器已经用于光通信，在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域也有应用。

       以上文章内容来源：化合机电