三维金刚石导热网络的构建及其制备工艺研究

通过改变甲烷浓度、沉积气压、热丝功率以及沉积时间等参数,利用热丝化学气相沉积法(HFCVD),在氧化铝泡沫(AF)上沉积了一层纳米金刚石(ND)涂层,制备了ND@AF三维导热网络。采用扫描电子显微镜(SEM)和激光拉曼光谱(Raman)以及热重分析,对所得到的三维金刚石导热网络进行了表征。实验结果表明,氧化铝泡沫的骨架上涂覆了一层纳米金刚石涂层,形成了ND@AF的复合材料结构;当沉积参数为甲烷浓度3%、沉积气压3kPa、热丝功率为4×1000w,热丝丝距为6mm,沉积时间10h。制备的ND@AF的复合材料具有理想的三维网络结构,复合材料中金刚石的含量占总重量的13.85%。

大尺寸自支撑金刚石膜制备工艺及其红外透过性能研究

金刚石膜具有能够媲美单晶金刚石的优异物理化学性能,同时能够满足大尺寸的制备要求,是理想的红外窗口和芯片散热材料。本文采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备,研究了不同沉积温度和甲烷浓度对金刚石膜沉积的影响,并通过SEM和Raman对其进行了表征分析。结果表明,当沉积温度过高时,会导致等离子体中的活性粒子能量增大,从而使金刚石晶粒变大;当沉积温度过低时,会造成金刚石膜中的石墨相含量增加。甲烷浓度的变化会引起环境中含碳基团浓度的变化,影响原子氢对石墨相的刻蚀作用,进而导致金刚石膜内石墨相含量的明显变化,影响金刚石膜质量。本文最终选用850℃的沉积温度和5.0%的甲烷浓度作为金刚石膜生长的沉积参数,通过长时间生长成功制备了直径76.2 mm的金刚石自支撑膜,并对其进行了XRD和红外透过性能测试。红外透过测试结果表明制备的自支撑金刚石膜在8~12μm波段透过率良好,平均透过率达到了56.8%。