薄膜种类层出不穷,一种新的薄膜的出现能够促进某些领域的加快生产,取代某些生产辅助原料,因为薄膜的使用几乎涵盖了各个领域,金刚石薄膜的出现不仅仅是生产领域的一次变革,也是国际开发史上的一个重要里程碑。
金刚石薄膜的禁带宽,电阻率和热导率大,载流子迁移率高,介电常数小,击穿电压高,是一种性能优异的电子薄膜功能材料,应用前景十分广阔。
近年来,随着科技的发展,人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法,比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜,从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。
金刚石薄膜属于立方晶系,面心立方晶胞,每个晶胞含有8个C原子,每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键,牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质:硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小,是优良的绝缘体。
利用它的高导热率,可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层,是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。利用它的电阻率大,可以制成高温工作的二极管,微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。
金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓,我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在800~1000℃的温度范围内,化学气相沉积的石墨是热力学稳定相,而金刚石是热力学不稳定相,利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理,将石墨去除,这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。
金刚石的功能只要体现在六个方面:一、其导热性约硅材料的二万倍,它将取代硅材料制造新一代计算机,同时抗酸碱、低辐射、抗高温,使计算机能够在恶劣环境下进行工作;二、它的成功开发将使现有应用的电子元器件更新50%;三、利用其高硬度和优异的光学性质组合还可以开发出永不磨损的摄像机、照相机等各种红外光学镜头;四、应用于航空航天技术,开发各种高质量的密封件、热沉材料等;五、加工各种超硬材料;六、发射冷阴极电子的特点制造出高清晰、超薄、超大屏幕的电视机、计算机显示器,并且极省电,目前还只在美日两国使用。
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摘要:金刚石薄膜的禁带宽,电阻率和热导率大,载流子迁移率高,介电常数小,击穿电压高,是一种性能优异的电子薄膜功能材料,应用前景十分广阔。
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