半導體激光器熱沉為何選用金剛石熱沉片

      半導體激光器屬于激光器的一種，主要是借助半導體物質，完成相應的激光工作，常被稱之為激光二極管，其因具有波長范圍寬，制作簡單、成本低、易于大量生產、體積小、重量輕、壽命長等特點，在民用、軍用、醫療等領域應用比較廣泛。

      半導體激光器的散熱直接關系到半導體激光器性能的好壞。目前，半導體激光器最主要的散熱方式是通過熱沉來散熱。以金剛石作為熱沉材料已是半導體激光器領域的重要應用之一。在高功率半導體激光器中，封裝常用的熱沉材料有AIN和Cu等，其中AIN由于導熱率低，難以實現良好的散熱效果，而Cu的導體特性會導致水冷熱沉通道內的電化學腐蝕，從而造成堵塞。CVD金剛石則是絕佳的熱沉材料，其熱導率最高可達2000W/(K·m)，遠遠大于AIN和Cu。

                                                                                          金剛石和各種散熱材料的熱性能

     作為熱沉，金剛石表現出優異的散熱特性：一方面將集中于器件PN結的熱量能夠均勻迅速的沿熱沉表面擴散；另一方面將熱量沿熱沉垂直方向迅速導出。

     據研究表明，將金剛石熱沉作為過渡熱沉燒結在銅熱沉上，可有效降低熱阻，即使在大電流條件下，亦可明顯改善半導體激光器散熱問題，提高半導體激光器輸出特性。

                                                                                      半導體激光器結構示意圖

      然而，需要注意的是，金剛石在作為激光器熱沉時，需要解決其表面光潔度、金屬化及切割等技術難題，否則因為表面粗糙而造成極高的接觸電阻，將會讓金剛石熱沉的散熱優勢無法發揮。化合積電采用MPCVD制備高質量金剛石，并獨創金剛石原子級表面高效精密加工方法，將金剛石熱沉片表面粗糙度從數十微米級別降低至1nm以下。目前，采用金剛石熱沉的大功率半導體激光器已經用于光通信，在激光二極管、功率晶體管、電子封裝材料等領域也有應用。

       以上文章內容來源：化合機電