太赫兹行波管输能窗用复合金刚石膜的设计

作者：李莉莉; 丁明清; 杜英华; 冯进军

来源：太赫兹科学与电子信息学报, 2018, 16(03): 374-377.

• 超纳米金刚石
• 微米金刚石
• 断裂强度
• 传输损耗

为解决现有多晶金刚石用于太赫兹(THz)真空电子器件输能窗存在慢性漏气风险的技术难题,介绍了一种高断裂强度、良好真空密封性能、低微波损耗的新型超薄复合多层金刚石膜的研制方法。该复合超薄金刚石膜采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,通过合理的结构设计和优化工艺,实现微米晶金刚石(MCD)和超纳米晶金刚石(UNCD)交替沉积的三明治结构。测量100μm厚不同结构的复合膜断裂强度,是同样厚度的MCD的23倍。将研制的复合多层金刚石膜用于180 GHz和220 GHz太赫兹行波管输能窗,通过气密性检测,漏率≤1×10-10 Pa?m3/s。窗的冷测结果显示,180 GHz窗的S11≤-15 dB(10 GHz带宽),220 GHz窗的S11≤-10 dB(20 GHz带宽),均具有良好的射频(RF)性能,满足使用要求。为太赫兹行波管输能窗的研制提供了一种成本低、可靠性高的超薄金刚石膜的技术途径。