金刚石具有极高的导热率，作为高功率半导体激光器封装热沉，表现出优异的散热特性：一方面将集中于器件PＮ结的热量能够均匀迅速的沿热沉表面扩散；另一方面将热量沿热沉垂直方向迅速导出。
通过磁控溅射系统在CVD金刚石热沉片表面沉积Ti／Pt／Au多层膜，作为金属化层。通过电子束蒸发系统沉积10μｍ 厚的In膜，作为半导体激光器封装焊料 层。采用高精度贴片机，以COS结构将半导体激光器线阵贴片于金刚石热沉表面，并贴片于铜基水冷热沉，封装结构如图１所示。
O2流量对金刚石的沉积与导热率产生影响。不通入O2条件下制备的样品ａ导热率为1158.6W/(m·K)，随着O2流量增加，加强了对非金刚石相的刻蚀，提高了金刚石品质，从而使制备的金刚石导热率得到提高，当O2流量 为 5ｓｃｃｍ 时，样 品 ｃ 导 热 率 可 高 达1812.3W/(m·K)。然而，当 Ｏ２ 流量增至10ｓｃｃｍ 时，样品ｄ导热率为1515.7W/(m·K)。金刚石的热传导机理不同于金属，是利用晶格声子传导热量，与声子传播自由程有关，对于 ＣＶＤ金刚石膜热传导率大小受晶格中各种声子散射机 制影响，当Ｏ２流量过高时 ，金刚石被严重刻蚀，使晶体中的缺陷增加，形成倒逆散射使导热率降低。
在连续波（ＣＷ）条件下，热沉温度为２５ ℃，将封装于不同 Ｏ２ 流量下制备的金刚石热沉的半导体激光器的功率－电 流 特 性 曲 线 进 行 测 试，如 图 ５ 所 示。基于金刚石热沉样品ａ的封装器件，其阈值电流约为６．２１Ａ，斜率效率为１．１２ Ｗ／Ａ，当输入电流为３０Ａ时，输出的光功率为２６．５ Ｗ；而金刚石热沉样品ｃ的封装器件的阈值 电 流 约 为５．８５Ａ，斜 率 效 率 为１．３０Ｗ／Ａ，当输入电流为３０Ａ 时，光功率为３１．１ Ｗ。可以看出，通入适当的 Ｏ２ 流量可提高金刚石热沉的散热 特 性，可 使 器 件 获 得 低 的 阈 值 和 高 的 斜 率 效 率。然而对于 Ｏ２ 流量为１０ｓｃｃｍ 条件制备的热沉，即金刚石样品 ｄ的封装器件的阈值电流约为５．９７Ａ，斜率效率为１．２４ Ｗ／Ａ。
图６为封装于不同Ｏ2 流量下制备的金刚石热沉的半导体激光器电光效率－电流特 性 曲 线，封装于金刚石热沉样品ａ的器件，在27A时达到电光转换效率最大值为５２．２％；而封装于金刚石热沉ｃ的器件的电光转换效率随着电流变化始终高于其他３个样件，具有优异的散热特性，获得的电光转换效率最大值为６０．６％。
图７是热沉温度为２５ ℃时，对封装于不同 Ｏ２流量下制备的金刚石热沉的半导体激光器光谱特性的测试。图中的虚线峰对应脉冲输入条件下（５０μｓ，２００Ｈｚ）获得的光谱中心波长；实线峰对应连续波输入条件下（Ｉ＝１０，１５，２０，２５和３０Ａ）获得的中心波长。由图７（ａ）可见，对于金刚石热沉ａ的封装器件，在脉冲方式下的中心波长为８０４．９５ｎｍ，输入连续波３０Ａ 时 的 中 心 波 长 为 ８０８．３７ｎｍ，其 红 移 量 为 ３．４ｎｍ。由图７（ｃ）和（ｄ）可见，金刚石热沉ｃ和ｄ的封装器件的红移量分别为２．０２ｎｍ 和２．３３ｎｍ。对于８０８ｎｍ 半导体激光器，其光谱随工作结温度变化的温漂系数 通 常 为 ０．２８ｎｍ／Ｋ［２０］，金 刚 石 样 品 ａ、ｃ 和 ｄ的 封 装 器 件 上 升 的 温 度 分 别 为１２．１Ｋ，７．２Ｋ和８．３２Ｋ。比较样品ａ和ｃ可以看出，适当的 Ｏ２ 流量可提高金刚石热沉的导热特性，使器件温度降低约４．９Ｋ。
研究结果表明：在O2流 量5sccm时制备的金刚石热沉表现出良好的散热特性，封装器件的斜率效率可提高至1.30Ｗ／Ａ，最高电光转换效率约为60.6％，在热沉温度25℃和连续波30Ａ 输入时的光谱测试表明器件温度降低约4.9Ｋ，不同温度和热功率的光谱测试 表明热阻降低约28.4％。
目前,采用化合积电金刚石热沉片的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域也有应用。化合积电热沉片现有四款标准产品，TC1200，TC1500，TC1800，TC2000，热导率覆盖1000-2200W/(m·K），适合高功率、高频、高温等场景热沉所需。
