金刚石

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(5)金刚石电学性质的应用
金刚石优异的电学性质,包括较宽的 禁带宽度、高的载流子迁移率和饱和运动 速度、高的击穿场强以及高的热导率等。 这使金刚石油膜成为制造能在高温、高压、 高功率、高频率和强辐射条件下工作的电 子器件的绝好材料。
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用金刚石作为半导体材料可以使器件很 高温度下工作。 金刚石具有低的负电子亲合势,因而, 可以利用金刚石薄膜制造冷阴极电子发射 器件和平板显示器件。
金刚石的物理性质
最高的硬度、耐磨性和弹性模量,极高 的电阻率、击穿场强和很低的介电常数, 宽的光谱透过范围,极高的热导率,极低 的线膨胀系数,很宽的禁带宽度,极高的 载流子迁移率以及极高的化学稳定性等。
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金刚石
金刚石的许多性质在自然界已知 物质中是数一数二的。因此,金刚石 不仅可以作为优异的工具、介电和光 学材料,面且还是一种极佳的高温半 导体材料。
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潜力股
尽管金刚石薄膜的制造工艺还不够完备, 但专家预测,它将给人类尤其是电子领域 带来极大的技术变革。
日本已研制出世界第一块用金刚石薄膜 制成的计算机芯片。
化学气相沉积技术制成的高纯多晶金刚 石薄膜,已大量用于电子仪器、医疗仪器、 光学设备和制造精密机械零件。
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金刚石薄膜
热力学理论计算指出,在较低的 温度和压力条件下合成金刚石是不能 成功的。
但是可以在低温低压条件下制备 金刚石薄膜,而所采用的技术路线就 是各种各样的CVD方法。
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金刚石薄膜
金刚石薄膜沉积技术的发展不仅实 现了人类在低压条件下合成金剐石的愿 望,使人们可以更廉价地制备金刚石材 料,还为金刚石在机械、电子、光学等 多个领域的应用奠定了基础。
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(4)金刚石声学性质的应用
提高声学器件工作频率的一个有效 途径就是要应用具有高声速的介质材料。
金刚石具有极高的弹性模量,所以, 声波在金刚石中具有极高的传播速度。 金刚石可以制成高品质的金刚石薄膜声 学器件。
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(4)金刚石声学性质的应用
与常规的压电材料石英、LiNbO3的声 速(2500~4500m/s)相比,金刚石的声速达到 12000 m/s,因而利用金刚石膜制作的声表 面波器件将可在相同的器件制作水平条件下, 大大扩展其工作频率范围。另外,用金刚石 膜作为扬声器的振膜材料,将可以扩展其频 率响应范围和提高其响应速度。
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(1)力学性质的应用
2. 将金刚石膜直接沉积到工具的 表面上,薄膜厚度较薄,成本较低。 这种方法的难点在于沉积的薄膜对村 底材料的附着力不容易提高。
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(1)力学性质的应用
金刚石膜工具的缺点: 不适于钢铁材料的高速切削加 工,因为在温度较高时,钢铁材料 将对组成金刚石的碳原子产生明显 的溶解效应。
金刚石良好的化学稳定性还使得它极适 于制作各类生物传感器件。 电子学应用被认为是金刚石薄膜在本世 纪的最重要的应用领域之一。
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目前的困难
为了能使金刚石薄膜成功地运用于电子 元器件,必须研究出低成本的制造工艺, 以便能在廉价的衬底上沉积出连续生长的 金刚石单晶薄膜。制造金刚石薄膜所遇到 的问题就是很难在表面能较小的衬底上形 成连续生长的全刚石膜。
应用金刚石膜作为集成电路芯片的散 热器件则可以将整台功能强大的计算机三 维集成在一起,克服诸如散热、分布电容 等使用常规技术难以解决的问题,大大提 高计算机的性能利可靠性。
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(3)金刚石光学性质的应用
金刚石在从紫外到远红外都具有很高 的光谱透过性能,金刚石还具有极高的硬 度、强度、热导率以及极低的线膨胀系数 和良好的化学稳定性。这使得金刚石薄膜 成为可以在恶劣环境中使用的极好的光学 窗口材料。
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(2)金刚石热学性质的应用
金刚石有很高的热导率,室温下, 其热导率是铜的五倍。金刚石又是极 好的绝缘材料。这使得金刚石成为极 好的高功率光电子元件的散热器件材 料。
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(2)金刚石热学性质的应用
金刚石膜作为半导体激光器的散热器件 可以有效地降低激光器的温度,提高激光 输出功率和可靠性。
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金剐石薄膜的应用
(1)力学性质的应用 金刚石的高硬度、 高耐磨性使得金刚石薄膜成为极佳的工具 材料。金刚石薄膜有两种不同的应用形式。 1. 将沉积后的金刚石膜剥离下来,然后 重新加以切割、研磨,并焊接到工具的尖 端上。这种金刚石膜较厚、工具使用寿命 较长,但同时也具有工具的形状不可能做 得很复杂。
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