金刚石单晶片导热性及应用

发布时间：

2023-06-13

金刚石的导热性相当好，目前已经应用到很多散热元件上了，例如cpu的散热就是涂覆一层金刚石膜，加快其散热速度。这也是奇散热原理决定了其优异的散热性能。   金刚石是自然界导热率最高的材料——超出金属材料，是较好的热良导体，其热导率不等，一般为138.16W/(m·K)。Ⅱa型金刚石热导性特别好，在液氮温度下为铜的25倍，室温下导热系数高达2000W/(m·K)，为铜的5倍，具有超导热性。   金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。Ⅱ型金刚石具有更好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。

       金刚石的导热性相当好，目前已经应用到很多散热元件上了，例如cpu的散热就是涂覆一层金刚石膜，加快其散热速度。这也是奇散热原理决定了其优异的散热性能。导热的方式有两种：如在金属中，主要是电子的运动；但是在晶体如金刚石中，电子紧紧地系在原子中，要松动它们需要一定的能量，在室温下，几乎没有活动的电子。因此，热的传导是靠组成晶体晶格的原子的振动来完成的，物理学家把这种振动称为热能量子(或声子)。可以想象量子在金刚石晶格中的活动就象高速公路上的跑车一样，规则排列的。C原子的晶格好比是光滑的路面，而杂乱分布的¨C原子好比是“减速器。晶体中有很多因素能够减慢声子的振动，这就是为什么大多数晶体不象大多数金属那样是热的良导体的原因。而金刚石总是例外的，部分原因是金刚石相当纯，能消除大多数散射作用。随着本世纪4O年代固体理论的成熟，科学家们开始对同位素引起的特殊效应感兴趣，同一固体中不同同位素的存在将减慢晶体中热能量子的振动。

       金刚石是自然界导热率最高的材料——超出金属材料，是较好的热良导体，其热导率不等，一般为138.16W/(m·K)。Ⅱa型金刚石热导性特别好，在液氮温度下为铜的25倍，室温下导热系数高达2000W/(m·K)，为铜的5倍，具有超导热性。

      金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。Ⅱ型金刚石具有更好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。

1.金刚石单晶尺寸较小，一般在10mm以下，使得常规的半导体英寸级晶片抛光设备难以对金刚石单晶晶片进行良好的固定和测量。

2.金刚石硬度较高，长时间表面的加工时产生的晶体的棱角会对常规抛光盘造成明显的物理损伤，严重影响抛光盘的使用寿命，降低抛光去除效率，同时对于晶体表面也会带来一定的物理划痕。

3.化学机械抛光还需要使用特殊的氧化还原抛光液，针对需要对晶片进行加热来提高化学抛光效率，减少抛光时间，传统的小型半导体晶片抛光设备均无法完成可控的加热。因此需要特殊的抛光设备结构设计和方法来解决毫米尺寸的金刚石单晶片的抛光问题。注；文章来源于网络

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纪念我国人造金刚石诞生60周年系列访谈活动——王明智

金刚石在航空航天领域的应用前景

金刚石微粉的主要应用

金刚石微粉作为一种超硬磨料，具有无比优越的研磨能力，日益受到各工业发达国家的高度重视。金刚石微粉的研磨能力包括对工件的磨削能力和它本身的耐磨损和抗粉碎能力，取决于其显微硬度、粒度、强度、颗粒性状以及热稳定性和化学稳定性。概括起来说，金刚石微粉用作磨料有三大方面； （1）用于树脂粘结工具、金属粘结工具以及电镀工具的制造。 （2）用于工业上、科学上和医学上各种精密元器件的精密或抛光加工。 （3）作为精细磨料用于模具加工、宝玉石抛光加工、宝石轴承加工制造。 金刚石微粉的应用除了用作研磨材料之外，另一大用途就是用作功能材料。例如利用其热学性质和电学性质等。用金刚石微粉混合到热固性树脂聚合物、纤维素、酚酸树脂或者陶瓷片之中，可制成一种具有提高热导率和降低热膨胀性的新材料。把金刚石微粉混合到金属片，如片或不锈钢片可制成具有热导率高、热膨胀性低而重量轻的新型片状材料，在电子工业中可做成高密高能器件用于热控制。 从金刚石用作研磨材料的形式来说，根据有关资料公布的数字，全世界在工业上消耗的金刚石微粉６０％以上是用来制成钻石膏、金刚石微粉混合物和金刚微粉研磨液。

纳米金刚石的用途之精密仪器的超精抛光

我们将纳米金刚石加入到介质当中制成纳米金刚石抛光液，现在主要分为水性抛光液及油性抛光液。 由于纳米金刚石抛光液中纳米金刚石粒子超硬超硬，用它可以去除材料表面细小的凹凸不平，抛光后材料表面的粗糙程度可降低到纳米级，从而使得材料表面光洁度极高。目前纳米金刚石抛光液可用于半导体硅片抛光、计算机磁头的抛光、精密陶瓷加工、宝石抛光、光学玻璃抛光加工等领域。 现在由于计算机的发展，人们对计算机存储的容量要求不断提升，这使得我们要去制造容量更大的磁盘。近年来计算机磁盘储存容量也一直在提高，但是随着储存容量的提高，带来的问题是磁盘与磁头间隙越来越小，已趋近于10NM，磁头和磁盘的表面粗糙度、划痕和杂质粒子均会对计算机磁盘造成损害，由于磁盘与磁头的间距已经到了纳米级，微米级的抛光液已经达不到抛光要求，所以只有纳米级的金刚石抛光液可以满足这一方面的要求。我们拿来纳米金刚石抛光液对计算机磁头进行抛光，发现经过抛光后确实大大提高了磁头表面的光洁度，测得此时的表面粗糙程度为0.09~0.40nm，而采用普通抛光液抛光后磁头的表面粗糙程度为0.45~0.80nm，相比之下纳米金刚石抛光液的效果要好得多，从而计算机磁头的质量也得到提升，我们就可以生产出更精密，储存容量更大的计算机磁盘。抛光时值得注意的是，由于计算机等电子产品最忌腐蚀的产生，所以一定要控制好抛光液的酸碱度，研究发现抛光液的PH 值控制在6.5~8之间较为适宜。由于阴离子Cl-和SO2-的含量会决定抛光液的酸碱度所以在制备用于计算机磁头抛光的抛光液时要控制好Cl-和SO2-的含量，同时注意观察PH值。

山东金属粉末液压机的特性

山东金属粉末液压机适用于粉末干式压制的全自动控制成型，广泛应用于电子、粉末冶金、软磁工业、导电干式压制成型、化工、汽车制造、医药、能源环保工业、玩具工业等。适用的干压粉末包括：黑色和有色金属粉末、电子陶瓷粉末、铁氧体、稀土粉末、硬质合金粉末、PTFE、金刚石和石墨粉末等。 山东金属粉末液压机液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。动力机构通常采用油泵作为动力机构，一般为一体式油泵。为了满足致动器运动速度的要求，选择一个或多个油泵。低压齿轮泵;中压叶片泵;高压柱塞泵。各种塑料材料的压力加工和成形，例如不锈钢板和钢板的挤压、弯曲、拉伸以及金属零件的冷压，也可用于粉末制品、砂轮、电木和树脂热固性制品的压制。