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　　申請號：201580005770.8
　　申請人：II-VI有限公司
　　發明人：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：多層基板包括在復合層上CVD生長的金剛石層。該復合層包括金剛石和碳化硅與任選的硅的顆粒。該復合層中的金剛石的載荷水平(按體積計)可為≥5％、≥20％、≥40％、或≥60％。該多層基板能夠用作光學器件；用于檢測輻射粒子或電磁波的檢測器；用于切割、鉆孔、機械加工、碾磨、研磨、拋光、涂布、粘結、或釬焊的裝置；制動裝置；密封條；導熱體；電磁波導體；在升高的溫度下或在低溫條件下用于腐蝕性環境、強氧化性環境、或強還原性環境的化學惰性裝置；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合層；以及位于所述復合層上的化學氣相沉積(CVD)生長的金剛石層，其中所述金剛石層的金剛石通過CVD生長于構成所述復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.根據權利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層包含多晶金剛石。
　　3.根據權利要求1所述的多層基板，其中所述復合層進一步包含硅顆粒。
　　4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的多層基板，其中所述復合層中的所述金剛石顆粒在所述復合 層中具有介于0％至100％之間的濃度梯度。
　　7.根據權利要求1所述的多層基板，其中所述復合層中的金剛石顆粒的載荷水平(按體 積計)為以下之一：≥5％；≥20％；≥40％；或≥60％。
　　8.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的多層基板，其中所述金剛石層的表面經過生長或拋光至所需 的粗糙度和平整度值。
　　12.根據權利要求1所述的多層基板，被構造為用作以下之一：光學器件；用于檢測高能量輻射粒子的檢測器；用于檢測電磁波的檢測器；用于切割、鉆孔、機械加工、碾磨、研磨、拋光、涂布、粘結、或釬焊的裝置；制動裝置；密封件；導熱體；電磁波傳導器件；化學惰性裝置，其被構造在高溫或在低溫條件下用于高腐蝕性環境、強氧化性環境、或 強還原性環境中；或用于半導體器件、晶圓或膜，光學器件、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.根據權利要求12所述的多層基板，其中所述光學器件為平面光學鏡或非平面光學 鏡。
　　14.根據權利要求13所述的多層基板，其中所述平面光學鏡是反射鏡或透鏡。
　　15.根據權利要求13所述的多層基板，其中所述非平面光學鏡呈球形、非球形、圓錐形、 或圓柱形。
　　16.根據權利要求12所述的多層基板，其中所述光學器件包括用于管理電磁波的光學 涂層。
　　17.一種形成權利要求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合層；(b)將所述復合層置于反應器的基板支架上；以及(c)在置于所述反應器的所述基板支架上的所述復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成所述復合層的所述金剛石顆粒的晶體表面上。
　　18.根據權利要求17所述的方法，其中所述復合層還包含硅。
　　19.根據權利要求17所述的方法，其中步驟(c)包括通過化學氣相沉積在所述復合層上 生長所述金剛石層。
　　20.根據權利要求17所述的方法，其中步驟(a)還包括對所述復合層進行機械加工、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合層；以及位于所述復合 層上的化學氣相沉積(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 成所述復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.根據權利要求21所述的多層基板，其中所述金剛石層包含多晶金剛石。
　　23.根據權利要求21或22所述的多層基板，其中所述復合層進一步包含硅顆粒。
　　24.根據權利要求21至23中任一項所述的多層基板，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.根據權利要求21至24中任一項所述的多層基板，其中所述金剛石層被圖案化或被 選擇性刻蝕。
　　26.根據權利要求21至25中任一項所述的多層基板，其中所述復合層中的所述金剛石 顆粒在所述復合層中具有介于0％至100％之間的濃度梯度。
　　27.根據權利要求21至26中任一項所述的多層基板，其中所述復合層中的金剛石顆粒 的載荷水平(按體積計)為以下之一：≥5％；≥20％；≥40％；或≥60％。
　　28.根據權利要求21至27中任一項所述的多層基板，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.根據權利要求21至28中任一項所述的多層基板，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.根據權利要求21至29中任一項所述的多層基板，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或兩個以上的組合：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.根據權利要求21至30中任一項所述的多層基板，其中所述金剛石層的表面經過生 長或拋光至所需的粗糙度和平整度值。
　　32.根據權利要求21至31中任一項所述的多層基板，被構造以用作以下之一：光學器 件；用于檢測高能量輻射粒子的檢測器；用于檢測電磁波的檢測器；用于切割、鉆孔、機械加 工、碾磨、研磨、拋光、涂布、粘結、或釬焊的裝置；制動裝置；密封件；導熱體；電磁波傳導器 件；化學惰性裝置，其被構造在高溫或在低溫條件下用于高腐蝕性環境、強氧化性環境、或 強還原性環境中；或用于半導體器件、晶圓或膜，光學器件、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.根據權利要求21至32中任一項所述的多層基板，其中所述光學器件為平面光學鏡 或非平面光學鏡。
　　34.根據權利要求21至33中任一項所述的多層基板，其中所述平面光學鏡是反射鏡或 透鏡。
　　35.根據權利要求21至34中任一項所述的多層基板，其中所述非平面光學鏡呈球形、非 球形、圓錐形、或圓柱形。
　　36.根據權利要求21至35中任一項所述的多層基板，其中所述光學器件包括用于管理 電磁波的光學涂層。
　　37.一種形成權利要求21至36中任一項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合層；(b)將所述復合層置于反應器的基板支架上；以及(c)在置于所述反應器的所述基板支架上的所述復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成所述復合層的所述金剛石顆粒的晶體表面上。
　　38.根據權利要求21至37中任一項所述的方法，其中所述復合層還包含硅。
　　39.根據權利要求21至38中任一項所述的方法，其中步驟(c)包括通過化學氣相沉積在 所述復合層上生長所述金剛石層。
　　40.根據權利要求21至39中任一項所述的方法，其中步驟(a)還包括對所述復合層進行 機械加工、研磨、拋光、切割、或鉆孔。