单晶及多晶金刚石凭借高热导率、高机械强度及宽光谱透过范围，已广泛用于红外窗口领域。然而，由于金刚石折射率较高（约2.38），其理论透过率仅约71%，界面反射损耗明显。同时，当温度超过650℃时，金刚石在空气中易发生氧化，影响长期服役稳定性。

近期，吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室邹广田院士、李柳暗团队在Materials Letters发表论文“Regulating the interface characteristics of erbium oxide/diamond via surface modification for infrared window applications”，该研究围绕金刚石红外窗口材料在高温环境下的应用瓶颈展开，系统研究了通过表面改性调控氧化铒/金刚石界面特性的方法。

氧化铒（Er₂O₃）因其光学匹配性好、热稳定性优异，被认为是CVD金刚石理想的抗反射材料。但在高温环境下，由于Er₂O₃与金刚石之间热膨胀系数差异较大，界面热应力容易导致薄膜开裂甚至剥离，从而影响光学性能和保护效果。因此，如何提升Er₂O₃/金刚石界面的结合强度，是提升器件可靠性的关键。

为此，研究团队设计了两种金刚石表面处理方法：一是传统酸煮处理；二是在酸煮基础上进一步进行臭氧处理。样品采用MPCVD制备的双面抛光单晶金刚石基底（7×7×0.5 mm³），随后通过射频磁控溅射在800℃条件下沉积约1.3 μm厚的立方相Er₂O₃薄膜。实验结果显示，臭氧处理显著改善了金刚石表面的亲水性和能量。

总体而言，该研究表明，简单的臭氧表面氧化处理即可显著优化Er₂O₃/金刚石界面结构，提高薄膜结晶质量与结合强度，增强复合结构在800℃空气环境下的抗热冲击能力，同时维持较高红外透过率。这一工作为高温红外窗口用金刚石抗反射涂层的可靠性提升提供了可行路径。

从应用角度看，在高超声速飞行器窗口、高功率激光系统及极端环境光学探测领域，红外窗口材料不仅需要高透过率，更要求优异的热稳定性与界面可靠性。该研究提出的界面调控策略，为金刚石光学器件在高温复杂环境中的工程应用提供了重要技术支撑。

图文导读

图1. 金刚石基底的原子力显微镜图像：(a)样品A；(b)样品B。去离子水在不同金刚石表面的接触角：(c)样品A；(d)样品B。不同金刚石基底的高分辨率C1s XPS光电子能谱：(e)样品A；(f)样品B。

图2.氧化铒薄膜经热冲击测试前后的表面形态。（a–c）为样品A未经热冲击及经3分钟、5分钟热冲击后的状态。（d–f）为样品B未经热冲击及经3分钟、5分钟热冲击后的状态。（g和h）为样品经热冲击测试前后的对应透射率光谱。