超大,超厚,超高热导率金刚石膜热沉片制备

关键词 CVD , 金刚石|2019-05-06 09:36:50
摘要 众所周知,金刚石是自然界中已知热导率最高的材料,其热导率约为铜的5倍,硅的14倍,同时其具有非常稳定的物理和化学性质,以及极高的机械强度和电绝缘性,是制作极高热流密度电子器件散热元...

众所周知,金刚石是自然界中已知热导率最高的材料,其热导率约为铜的5倍,硅的14倍,同时其具有非常稳定的物理和化学性质,以及极高的机械强度和电绝缘性,是制作极高热流密度电子器件散热元件的理想材料。目前,厚度超过3 mm的金刚石微槽道散热器已成功应用于国内卫星和航天器。

1.png

图 1 φ127mm热学级金刚石膜

河北普莱斯曼金刚石科技有限公司采用自主研制的915MHz/75kW高功率微波CVD装置成功制备了平均厚度超过5.6mm的大面积(φ127mm)热沉级金刚石膜,如图1,图2所示,金刚石膜表面形貌非常均匀,其厚度偏差小于±10%。

2.png

图 2 φ127mm热学级金刚石膜,平均厚度5.6mm

与其它化学气相沉积方法相比,微波CVD法因为功率连续可调,无电极污染,等离子体密度高等优点,更有利于制备均匀、完整、高质量、高热导率的金刚石膜材料。图3展示了此金刚石膜样品从25℃到180℃条件下热导率的变化。从图中可以看出室温下金刚石膜样品的热导率超过20W/cm·K,高温180℃条件下的热导率仍然高达13.2W/cm·K,这与国外高品质金刚石膜热导率的测试数据基本一致。国外有学者测试了从-200℃到600℃条件下不同质量金刚石膜热导率的变化,其中高质量金刚石膜的热导率在-150℃时达到最高值54W/cm·K,而温度的降低和升高都会导致热导率的下降。

3.png

图 3 金刚石膜不同温度下热导率的变化

无论用作电子散热器件或者高功率光学窗口,金刚石膜大多工作于高温状态下。因此,金刚石膜在不同温度下的热膨胀系数是一个十分重要的参数。如图4所示,室温室时金刚石膜的线膨胀系数为1.07e-6/℃,与天然金刚石的室温线膨胀系数基本一致,随着温度的升高金刚石膜的线膨胀系数呈现逐渐升高的趋势,300℃时金刚石膜的线膨胀系数提高到2.13e-6/ ℃。虽然提高了近一倍,但是金刚石膜在高温下的热膨胀系数仍然只相当于铜在室温下热膨胀系数的大约八分之一。

4.png

图 4 金刚石膜膨胀系数随温度的变化

目前,此高热导率金刚石厚膜样品已提供给中电某所用于国家重大项目研究。我们希望能够进一步提高金刚石产品质量,更多更好地服务于国内各科研单位。


  ① 凡本网注明"来源:金刚石刀具网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:金刚石刀具网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非金刚石刀具网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

3.4亿!又一5万克拉人造金刚石项目投产

3.4亿!又一5万克拉人造金刚石项目投产

​4月18日,山西深锐科技有限公司人造金刚石项目投产......

日期 2025-04-25   刀具新闻
沃尔德,金刚石功能材料业务大爆发!

沃尔德,金刚石功能材料业务大爆发!

​4月21日,北京沃尔德金刚石工具股份有限公司(以下简称“沃尔德”)披露其2024年度业绩报告。公司全年实现营业收入6.79亿元,同比增长12.54%;...

日期 2025-04-25   刀具新闻
金刚石高科技:开启高功率电子的未来之门

金刚石高科技:开启高功率电子的未来之门

​在电力电子领域,如何让设备既能在关闭时绝对安全、又能在开启时高效输出大功率,一直是科学家们努力攻克的难题。近日,由英国格拉斯哥大学、澳大利亚皇家墨尔本...

日期 2025-04-25   刀具新闻
又一50万克拉功能性金刚石项目

又一50万克拉功能性金刚石项目

​近日,黑龙江省宾县兆华科技超硬材料产业项目复工。据了解,该项目总投资3.4亿元,建成投产后可生产功能性金刚石50万克拉。主要产品有金刚石半导体材料、金...

日期 2025-04-25   刀具新闻
河南省重点发展这10项金刚石项目!

河南省重点发展这10项金刚石项目!

​近日,河南省工业和信息化厅、河南省财政厅、河南省科学院联合关于发布《河南省重点新材料首批次应用示范指导目录(2025版)》(以下简称“目录”)的通告....

日期 2025-04-25   刀具新闻
河南省:重点发展10项金刚石项目!

河南省:重点发展10项金刚石项目!

​近日,河南省工业和信息化厅、河南省财政厅、河南省科学院联合关于发布《河南省重点新材料首批次应用示范指导目录(2025版)》(以下简称“目录”)的通告,...

日期 2025-04-18   刀具新闻
木垒人造金刚石新材料突破启新篇 臻星12.55万克拉项目开工筑新程

木垒人造金刚石新材料突破启新篇 臻星12.55万克拉项目开工筑新程

​春和景明,万物竞发。近日,总投资4.7亿元的新疆臻星新材料科技有限公司木垒12.55万克拉人造金刚石项目正式开工建设......

日期 2025-04-18   刀具新闻
《Nature Materials》刊发燕山大学金刚石微结构工程新突破

《Nature Materials》刊发燕山大学金刚石微结构工程新突破

金刚石凭借其无与伦比的硬度、优异的热导率、宽带隙和光学透明性,在精密加工、电子器件及光学领域备受瞩目......

日期 2025-04-11   刀具新闻
 从4.5微米锂电铜箔到大尺寸多晶金刚石光学片 河南省推出首批次新材料指导目录

从4.5微米锂电铜箔到大尺寸多晶金刚石光学片 河南省推出首批次新材料指导目录

​记者4月7日获悉,省工业和信息化厅、省财政厅、省科学院日前联合发布《河南省重点新材料首批次应用示范指导目录(2025版)》(以下简称《目录》),这是我...

日期 2025-04-11   刀具新闻
 又一金刚石企业完成新一轮融资!

又一金刚石企业完成新一轮融资!

​4月1日,南京瑞为新材料科技有限公司(以下简称“瑞为新材”)官宣于近期完成新一轮股权融资,由中车资本主发起的中车转型升级基金独家投资......

日期 2025-04-11   刀具新闻