CC BY
65
-т
SCIENCE TIME
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ КОМПОЗИТНОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО АЛМАЗА
Даминов Акмал Акбралиевич, Махмудов Нуриддин Махамадалиевич, Наманганский инженерно-педагогический институт г. Наманган, Узбекистан
E-mail: sun_diamond76@mail. ru
Аннотация. В статье приведены результаты исследования технологии изготовления и характеристики теплопроводность из композитного алмаза.
Теплопроводность из композитного алмаза удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалом для тепло отводов применяемые в электронной промышленно сти
Ключевые слова: композитного алмаз, теплопроводность, диэлектрической проницаемость, полупроводник, теплопроводящей подложка.
Из всех широкозонных полупроводниковых материалов алмаз выделяется самой высокой теплопроводностью, низкой диэлектрической проницаемости, высокой радиационной стойкостью, а также высокой химической стойкостью [1]. Приборы на основа материала с такими свойствами по своим параметрам могут в десятки раз превосходить традиционные полупроводниковые приборы. Одно из главных достоинств алмаза уникальная теплопроводность.
Известно, что мощные полупроводниковые приборы генерируют тепловые потоки
(50-2000 Втхсм ), которые необходимо быстро отводить для предотвращения их перегрева, приводящего к ухудшению параметров приборов и устройств на их основе [2].
Проблему отвода такого большего количества тепла можно решить с применением алмаза в качестве теплопроводящей подложки. Однако, получение синтетического алмаза с необходимым свойствам и размером пригодных для использование в качестве теплопроводящей подложки в настоящее время нерешена, а теплопроводность кристаллов синтетических алмазов изучены крайне мало.
В настоящей работе исследованы теплопроводность образцов синтетического алмаза в виде пластин изготовленных методом спекания из
SCIENCE TIME
мелких зерен (60-40 мкм, 40-20 мкм, 20-10 мкм) микрокристаллических порошков алмаза с применением специальных добавок на основе N1 в качестве наполнительного материала. Спекание алмазов осуществляется при давлениях и температурах, соответствующих области термодинамической стабильности алмаза. Порошки синтетических алмазов были получены из графита марки ГМЗ -ОСЧ в присутствии Мп№, выполняющий роль растворителя-катализатора. Технологических параметры синтеза Р = 4-4,5 ГПа, Т = 1500 -И700 К, 1 = 30 мин [3].
На рис.1 представлена температурная зависимость теплопроводности исследуемых образцов. При повторном измерении наблюдается хорошая воспроизводимость результатов измерений. Характер зависимости ж=f (Т) исследуемых образцов одинакова, т.е. не зависит от размера зерен порошков синтетического алмаза. При Т=300 К теплопроводность исследуемых образцов ж=9 Втхсм-1хК-1 (рис-1 кривой 1), а при Т=150 К имеет максимальное значение (ж=20 Втхсм-1хК-1), характерное всем кристаллическим структурам.
Рис. 1 Температурная зависимость теплопроводности микрокристаллов синтетического алмаза. 1 - 60-40 мкм, 2 - 40-20 мкм, 3 - 20-10 мкм (размер зерен)
С уменьшением температуры теплопроводность резко уменьшается, приближаясь к зависимостью ж~Т-2.
Следует отметить, что с уменьшением размера зерен микрокристаллических порошков алмаза происходит незначительное уменьшение теплопроводности исследуемых образцов (рис-1 кривые 2, 3).
Это связано с тем, что при уменьшение размера зерен порошков увеличивается дефектности образца и количества межзеренных границ, где в
SCIENCE TIME
основном происходит рассеяние фононов, соответственно уменьшается теплопроводность образца. Следует отметить, что электропроводность синтетических алмазов низкая, поэтому можно пренебречь электронной составляющей теплопроводности.
Таким образом в настоящей работе исследовано теплопроводности микрокристаллических синтетических алмазов. Определено характер зависимости и влияние размера зерен микрокристаллов на теплопроводности.
Литература:
1. А.Васильев, В.Данилин, Т.Жукова. Новое поколение полупроводниковых материалов и приборов. Электроника, 2007 г., №4, стр. 68-76
2. А.М.Абызов и др. Композиционный материал алмаз-медь с высокой теплопроводностью. Материаловедение. 2008 г., №5. стр. 24-28
3. Даминов А.А., Исследование макро и микроструктуры синтетического алмаза // Science Time. - 2015. - №5(5). - С.135-138
