郑州大学研制的2英寸金刚石晶体尺寸及透光效果（图中圆形区域）
郑州大学研制的2英寸金刚石晶体透光效果（图中圆形区域）
日前，郑州大学物理学院教授单崇新团队研制出两英寸光学级金刚石晶体，该晶体在可见光、中远红外区均表现出良好的透光性。
金刚石是自然界存在的最特殊的材料之一，具有最高的硬度、最大的弹性模量、最高的声传播速率、最高的热导率、极低的热膨胀系数、极低的微波介电损耗、极佳的明升手机稳定性等，是一种综合了透光性、耐热冲击性，并对固体颗粒冲击以及明升手机腐蚀具有高度耐久性的材料。
此外，金刚石在高温环境下仍能保持良好的光学性能，使得其成为高速飞行器头罩、航空飞机窗口、红外阵列热成像引导窗口的理想候选材料。同时金刚石还具有极高的抗激光损伤阈值，将其沉积在各种红外窗口材料表面，可作为光电对抗的防护材料，能在很大程度上提高军事光学设备的抗激光干扰能力。以上特点使金刚石在高功率激光和微波窗口、极端恶劣环境中应用的耐极端摩擦磨损光学窗口、超音速飞行器红外或雷达光学窗口、大功率电子器件、粒子辐射探测器等方面有广阔的应用前景。但大尺寸光学级金刚石制备一直是极具挑战性的课题。
为此，单崇新带领郑州大学物理学院金刚石光电材料与器件团队，近年来一直从事金刚石光电材料与器件研究，先后开发出高品相克拉级钻石的合成工艺、高纯度金刚石单晶、金刚石日盲探测成像系统等。
经过长期探索，单崇新团队于近日基于人造金刚石的基本工艺——明升手机气相沉积法，开发出了大尺寸金刚石晶体的新生长工艺，成功研制出直径两英寸的光学级金刚石晶体。
单崇新介绍说，经过专业测试，该金刚石晶体在可见及中远红外区的透光性达到近70%，这为该类晶体在X射线窗口和光学元件、深紫外光学器件、红外窗口、微波及太赫兹窗口等方面的应用提供了可能。
