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　　申請(qǐng)人：II-VI有限公司
　　發(fā)明人：W-Q·許 埃爾金·E·伊斯勒 C·劉 查尓斯·D·坦納 查尓斯·J·克萊辛格爾 邁克爾·阿格哈亞尼安

　　摘要：多層基板包括在復(fù)合層上CVD生長的金剛石層。該復(fù)合層包括金剛石和碳化硅與任選的硅的顆粒。該復(fù)合層中的金剛石的載荷水平(按體積計(jì))可為≥5％、≥20％、≥40％、或≥60％。該多層基板能夠用作光學(xué)器件；用于檢測(cè)輻射粒子或電磁波的檢測(cè)器；用于切割、鉆孔、機(jī)械加工、碾磨、研磨、拋光、涂布、粘結(jié)、或釬焊的裝置；制動(dòng)裝置；密封條；導(dǎo)熱體；電磁波導(dǎo)體；在升高的溫度下或在低溫條件下用于腐蝕性環(huán)境、強(qiáng)氧化性環(huán)境、或強(qiáng)還原性環(huán)境的化學(xué)惰性裝置；或用于拋光或平坦化其它器件、晶圓或膜的裝置。 　　主權(quán)利要求：1.一種多層基板，包括：包含金剛石顆粒和碳化硅顆粒的復(fù)合層；以及位于所述復(fù)合層上的化學(xué)氣相沉積(CVD)生長的金剛石層，其中所述金剛石層的金剛石通過CVD生長于構(gòu)成所述復(fù)合層的所述金剛石顆粒和/或所述碳化硅顆粒的晶體表面上。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層包含多晶金剛石。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述復(fù)合層進(jìn)一步包含硅顆粒。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層為以下之一：未摻雜；摻雜了n型元素或化合物；摻雜了p型元素或化合物；或摻雜了硼。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層被圖案化或被選擇性刻蝕。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述復(fù)合層中的所述金剛石顆粒在所述復(fù)合 層中具有介于0％至100％之間的濃度梯度。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述復(fù)合層中的金剛石顆粒的載荷水平(按體 積計(jì))為以下之一：≥5％；≥20％；≥40％；或≥60％。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層的厚度為以下之一：介于10-9米至10-6米之間；介于5×10-6米至20×10-3米之間；介于500×10-6米至10×10-3米之間；介于1×10-6米至5×10-3米之間；介于3×10-6米至3×10-3米之間；介于50×10-6米至50×10-2米之間；介于100×10-6米至10×10-2米之間；介于200×10-6米至5×10-2米之間；或介于500×10-6米至2×10-2米之間。
　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述多層基板的厚度為以下之一：≥200×10-6米；≥20×10-3米；≥40×10-3米；或≥75×10-3米；≥50×10-6米；≥500×10-6米；或≥1×10-3米。
　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述多層基板具有以下形狀之一或以下形狀 中的兩種或兩種以上的組合：圓形；正方形；矩形；多邊形；橢圓形；曲線形；球形；非球形；圓柱形；錐形；凹形；或凸形。
　　11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層的表面經(jīng)過生長或拋光至所需 的粗糙度和平整度值。
　　12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層基板，被構(gòu)造為用作以下之一：光學(xué)器件；用于檢測(cè)高能量輻射粒子的檢測(cè)器；用于檢測(cè)電磁波的檢測(cè)器；用于切割、鉆孔、機(jī)械加工、碾磨、研磨、拋光、涂布、粘結(jié)、或釬焊的裝置；制動(dòng)裝置；密封件；導(dǎo)熱體；電磁波傳導(dǎo)器件；化學(xué)惰性裝置，其被構(gòu)造在高溫或在低溫條件下用于高腐蝕性環(huán)境、強(qiáng)氧化性環(huán)境、或 強(qiáng)還原性環(huán)境中；或用于半導(dǎo)體器件、晶圓或膜，光學(xué)器件、晶圓或膜，和或電子器件、晶圓或膜的拋光或平 坦化的裝置。
　　13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多層基板，其中所述光學(xué)器件為平面光學(xué)鏡或非平面光學(xué) 鏡。
　　14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基板，其中所述平面光學(xué)鏡是反射鏡或透鏡。
　　15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層基板，其中所述非平面光學(xué)鏡呈球形、非球形、圓錐形、 或圓柱形。
　　16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多層基板，其中所述光學(xué)器件包括用于管理電磁波的光學(xué) 涂層。
　　17.一種形成權(quán)利要求1所述的多層基板的方法，包括：(a)形成包含金剛石和碳化硅的復(fù)合層；(b)將所述復(fù)合層置于反應(yīng)器的基板支架上；以及(c)在置于所述反應(yīng)器的所述基板支架上的所述復(fù)合層上生長金剛石層，其中所述金 剛石層的金剛石直接生長在構(gòu)成所述復(fù)合層的所述金剛石顆粒的晶體表面上。
　　18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述復(fù)合層還包含硅。
　　19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟(c)包括通過化學(xué)氣相沉積在所述復(fù)合層上 生長所述金剛石層。
　　20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟(a)還包括對(duì)所述復(fù)合層進(jìn)行機(jī)械加工、研 磨、拋光、切割、或鉆孔。
　　21.一種多層基板，包括：包含金剛石顆粒和碳化硅顆粒的復(fù)合層；以及位于所述復(fù)合 層上的化學(xué)氣相沉積(CVD)生長的金剛石層，其中所述金剛石層的金剛石通過CVD生長于構(gòu) 成所述復(fù)合層的所述金剛石顆粒和/或所述碳化硅顆粒的晶體表面上。
　　22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的多層基板，其中所述金剛石層包含多晶金剛石。
　　23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的多層基板，其中所述復(fù)合層進(jìn)一步包含硅顆粒。
　　24.根據(jù)權(quán)利要求21至23中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述金剛石層為以下之一：未 摻雜；摻雜了n型元素或化合物；摻雜了p型元素或化合物；或摻雜了硼。
　　25.根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述金剛石層被圖案化或被 選擇性刻蝕。
　　26.根據(jù)權(quán)利要求21至25中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述復(fù)合層中的所述金剛石 顆粒在所述復(fù)合層中具有介于0％至100％之間的濃度梯度。
　　27.根據(jù)權(quán)利要求21至26中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述復(fù)合層中的金剛石顆粒 的載荷水平(按體積計(jì))為以下之一：≥5％；≥20％；≥40％；或≥60％。
　　28.根據(jù)權(quán)利要求21至27中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述金剛石層的厚度為以下 之一：介于10-9米至10-6米之間；介于5×10-6米至20×10-3米之間；介于500×10-6米至10× 10-3米之間；介于1×10-6米至5×10-3米之間；介于3×10-6米至3×10-3米之間；介于50×10-6 米至50×10-2米之間；介于100×10-6米至10×10-2米之間；介于200×10-6米至5×10-2米之 間；或介于500×10-6米至2×10-2米之間。
　　29.根據(jù)權(quán)利要求21至28中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述多層基板的厚度為以下 之一：≥200×10-6米；≥20×10-3米；≥40×10-3米；≥75×10-3米；≥50×10-6米；≥500×10-6米；或≥1×10-3米。
　　30.根據(jù)權(quán)利要求21至29中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述多層基板具有以下形狀 之一或以下形狀中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的組合：圓形、正方形、矩形、多邊形、橢圓形、曲線形、 球形、非球形、圓柱形、錐形、凹形、或凸形。
　　31.根據(jù)權(quán)利要求21至30中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述金剛石層的表面經(jīng)過生 長或拋光至所需的粗糙度和平整度值。
　　32.根據(jù)權(quán)利要求21至31中任一項(xiàng)所述的多層基板，被構(gòu)造以用作以下之一：光學(xué)器 件；用于檢測(cè)高能量輻射粒子的檢測(cè)器；用于檢測(cè)電磁波的檢測(cè)器；用于切割、鉆孔、機(jī)械加 工、碾磨、研磨、拋光、涂布、粘結(jié)、或釬焊的裝置；制動(dòng)裝置；密封件；導(dǎo)熱體；電磁波傳導(dǎo)器 件；化學(xué)惰性裝置，其被構(gòu)造在高溫或在低溫條件下用于高腐蝕性環(huán)境、強(qiáng)氧化性環(huán)境、或 強(qiáng)還原性環(huán)境中；或用于半導(dǎo)體器件、晶圓或膜，光學(xué)器件、晶圓或膜，和或電子器件、晶圓 或膜的拋光或平坦化的裝置。
　　33.根據(jù)權(quán)利要求21至32中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述光學(xué)器件為平面光學(xué)鏡 或非平面光學(xué)鏡。
　　34.根據(jù)權(quán)利要求21至33中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述平面光學(xué)鏡是反射鏡或 透鏡。
　　35.根據(jù)權(quán)利要求21至34中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述非平面光學(xué)鏡呈球形、非 球形、圓錐形、或圓柱形。
　　36.根據(jù)權(quán)利要求21至35中任一項(xiàng)所述的多層基板，其中所述光學(xué)器件包括用于管理 電磁波的光學(xué)涂層。
　　37.一種形成權(quán)利要求21至36中任一項(xiàng)所述的多層基板的方法，包括：(a)形成包含金剛石和碳化硅的復(fù)合層；(b)將所述復(fù)合層置于反應(yīng)器的基板支架上；以及(c)在置于所述反應(yīng)器的所述基板支架上的所述復(fù)合層上生長金剛石層，其中所述金 剛石層的金剛石直接生長在構(gòu)成所述復(fù)合層的所述金剛石顆粒的晶體表面上。
　　38.根據(jù)權(quán)利要求21至37中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述復(fù)合層還包含硅。
　　39.根據(jù)權(quán)利要求21至38中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(c)包括通過化學(xué)氣相沉積在 所述復(fù)合層上生長所述金剛石層。
　　40.根據(jù)權(quán)利要求21至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(a)還包括對(duì)所述復(fù)合層進(jìn)行 機(jī)械加工、研磨、拋光、切割、或鉆孔。