金剛石的多元領域應用
- 作者:碳方程新材料(山西)有限公司
- 類別:行業新聞
- 更新時間:2024-10-24 09:07:40
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金剛石憑借其卓越的電學性能——超寬的帶隙、超高的擊穿場強以及出類拔萃的電子與空穴遷移率,正穩步邁向“終極半導體”的寶座。在聲學領域,金剛石傲擁有極其高的表面聲波速度與驚人的楊氏模量。在光學上,金剛石能夠傳遞從遠紅外至紫外、能量低于其帶隙的光子。在熱學上,金剛石的導熱效率遠超銅質材料。正是這些全方位的優異性能,賦予了金剛石跨越多領域應用的無限潛力。
功能金剛石的合成
傳統金剛石高溫高壓(HPHT)合成方法,功能金剛石主要采用化學氣相沉積(CVD)的方法。CVD金剛石分為CVD薄膜和自支撐型厚膜(單晶金剛石和多晶金剛石),按合成技術分為微波輔助型(MPCVD)、熱絲型和直流型。MPCVD技術是目前主流的合成高質量金剛石的方法。
功能金剛石的應用
1、珠寶領域應用
化學氣相沉積(CVD)制造培育鉆石方法由于其成本降低,工藝穩定,已經量產,并批量投入工業,成為目前主要的培育金剛石的方法。
2、半導體領域應用
金剛石是一種寬帶隙半導體材料,集力學、電學、熱學、聲學、光學、耐蝕等優異性能于一身,是目前最有發展前途的第三代半導體材料之一。被業界譽為“終極半導體”,其禁帶寬度達5.5eV,熱導率高達22W/(cm·K),室溫電子和空穴遷移率高達4500cm2/(v·S)和3800cm2/(v·S),遠高于第三代半導體材料GaN和SiC,因而可以滿足未來大功率、強電場和抗輻射等方面的需求,是制作功率半導體器件的理想材料。其應用廣泛,包括但不限于計算機、雷達及電信系統,汽車、航空航天等。
3、熱學領域應用
金剛石具有極高的熱導率(2200W/(m·K)),遠超于碳化硅、硅(Si)、砷化稼(GaAs)、銅和銀,具有極低的熱膨脹系數和高的彈性模量,是一種優質的電子封裝材料,主要應用于金剛石增強金屬封裝材料和熱沉-金剛石襯底GaN器件等。而他高的熱導系數與電絕緣相結合,成為高功率設備的首選散熱器,主要應用于激光二極管等。
4、光學領域應用
理想的電力傳輸窗口應具備以下特性:非常低的總吸收,低熱膨脹系數,高熱導率,高強度和楊氏模量,折射率隨溫度變化應小,金剛石在光學領域的應用十分廣泛,其獨特的光學性質使其成為制造高精度光學元件、激光器、光學衍射聚焦器、光電子器件以及醫療設備的關鍵材料。金剛石其強度和硬度是康寧玻璃的6倍和10倍,因此也被應用于手機顯示屏和照相機鏡頭。
5、聲學器件應用
由于金剛石密度低,楊氏模量和強度高,而使他成為高性能的高頻聲材料,它可以在高達70kHz的頻率下保持完美的振動運動而不失真,具有較高的聲表面波速,是聲表面波濾波器的優選材料,可以提高濾波頻率和功率承受能力。
6、摻硼金剛石(BDD)電極
BDD作為環保電極材料,通過電化學法能有效去除染料、農藥、抗生素等多種難降解有機污染物,實現完全礦化,具有環境友好性。摻硼金剛石(BDD)電極產生強氧化羥基自由基,性能穩定,適應性強,有望成為最具潛力的有機廢水處理技術。
7、金剛石量子技術的應用
金剛石量子技術為生物醫學和信息經濟提供解決方案,利用氮空位缺陷實現室溫下量子態的操縱和讀出。金剛石因其應用前景、化學惰性、機械硬度等優點,在醫療器械中備受關注,可用于保護涂層、生物界面、生物傳感器及作為運輸藥物的靶向材料。
8、納米金剛石潤滑油
納米金剛石表面積大,具有豐富的官能團,具有特殊的吸附性,經過處理的納米金剛石具有良好的分散性,實驗表明,在潤滑油中加入千分之一的球形納米金剛石可顯著提高抗磨減震效果,廣泛應用于機械結構中。
碳方程10KW MPCVD設備采用最先進的CVD系統,具有高可靠性、穩定運行、無人值守的安全聯鎖性能??蓪崿F24 * 7的連續穩定生產,故障率很低,采用高真空不銹鋼水冷卻腔體,無硅污染,這不僅增強了設備的耐用性,還顯著提高了生產效率。生長機臺調節范圍可達15MM,可靈活適應各種生產需求。單個爐輸出多達57件(7*7mm),所生產的產品凈度等級可達到VVS級。
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