Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Độ dẫn nhiệt của các phim kim cương được tinh chế ở nhiệt độ bề mặt thấp
Tóm tắt
Các phim kim cương polycrystalline được lắp đặt trên các nền Si (100) p-type và SiC (6H) n-type ở nhiệt độ lắng đọng bề mặt thấp từ 370 °C đến 530 °C bằng cách sử dụng hệ thống lắng đọng hóa hơi hóa học tăng cường bằng plasma vi sóng, trong đó nhiệt độ bề mặt trong quá trình lắng đọng được theo dõi và kiểm soát. Tốc độ phát triển rất cao lên tới 1.3 μm/h trên nền SiC ở nhiệt độ bề mặt 530 °C đã được đạt được. Độ dẫn nhiệt trong mặt phẳng ở nhiệt độ phòng của các phim mỏng lắng đọng ở nhiệt độ bề mặt thấp được đo bằng phương pháp sóng di động. Các phim kim cương có kích thước hạt từ 3 đến 7 μm và lắp đặt ở 370 °C cho thấy giá trị độ dẫn nhiệt cao khoảng 6.5 W/cm-K, cao hơn nhiều so với giá trị độ dẫn nhiệt của SiC đơn tinh thể ở nhiệt độ phòng. Các phim kim cương được lắp đặt trên Si và SiC đơn tinh thể ở nhiệt độ cao hơn cho thấy độ dẫn nhiệt thậm chí cao hơn trong khoảng 11–17 W/cm-K. Cấu trúc và vi cấu trúc của các phim này được đặc trưng bởi nhiễu xạ tia X, kính hiển vi quét điện tử, và phổ Raman, và liên quan đến các độ dẫn nhiệt đã được đo.
Từ khóa
#phim kim cương #độ dẫn nhiệt #lắng đọng hóa hơi hóa học #plasma vi sóng #vi cấu trúc #SiC #SiTài liệu tham khảo
C.R. Eden: Application of diamond substrates for advanced high density packaging. Diamond Relat. Mater. 2, 1051 (1993).
J.E. Graebner, S. Jin, G.W. Kammlott, J.A. Herb, and C.F. Gardinier: Large anisotropic thermal conductivity in synthetic diamond films. Nature 359, 401 (1992).
J.E. Graebner, S. Jin, G.W. Kammlott, J.A. Herb, and C.F. Gardinier: Unusually high thermal conductivity in diamond films. Appl. Phys. Lett. 60, 1576 (1992).
M. Seal: Passive electronic applications. Diamond Relat. Mater. 1, 1075 (1992).
H. Verhoeven, H. Reiss, H-J. Füsser, and R. Zachai: Thermal resistance of thin diamond films deposited at low temperatures. Appl. Phys. Lett. 69, 1562 (1996).
H. Verhoeven, A. Flöter, H. Reiss, R. Zachai, D. Wittorf, and W. Jäger: Influence of the microstructure on the thermal properties of thin polycrystalline diamond films. Appl. Phys. Lett. 71, 1329 (1997).
H. Verhoeven, E. Boettger, A. Flöter, H. Reiss, and R. Zachai: Thermal resistance and electrical insulation of thin low-temperature-deposited diamond films. Diamond Relat. Mater. 6, 298 (1997).
D.M. Bhusari, C.W. Teng, K.H. Chen, S.L. Wei, and L.C. Chen: Traveling wave method for measurement of thermal conductivity of thin films. Rev. Sci. Instrum. 68, 4180 (1997).
D. Das, V. Jayaseelan, R. Ramamurti, R.S. Kukreja, L. Guo, and R.N. Singh: Low surface temperature synthesis and characterization of diamond thin films. Diamond Relat. Mater. (in press)(2006).
M. Hempel and M. Härting: Characterization of CVD-grown diamond and its residual stress state. Diamond Relat. Mater. 8, 1555 (1999).
C. Wild, N. Herres, and P. Koidl: Texture formation in polycrystalline diamond films. J. Appl. Phys. 68, 973 (1990).
SPSS Inc.: Peak Fit 4.0 for Windows User’s Manual, Peak Separation and Analysis Software (SPSS Inc., Chicago, IL, 1997).
J.E. Graebner, J.A. Mucha, L. Seibles, and G.W. Kammlott: The thermal conductivity of chemical-vapor-deposited diamond films on silicon. J. Appl. Phys. 71, 3143 (1992).
J. Philip, P. Hess, T. Feygelson, J.E. Butler, S. Chattopadhyay, K.H. Chen, and L.C. Chen: Elastic, mechanical, and thermal properties of nanocrystalline diamond films. J. Appl. Phys. 93, 2164 (2003).
S. Chattopadhyay, L.C. Chen, S.C. Chien, S.T. Lin, and K.H. Chen: Bonding characterization, density measurement, and thermal diffusivity studies of amorphous silicon carbon nitride and boron carbon nitride thin films. J. Appl. Phys. 92, 5150 (2002).
S. Chattopadhyay, S.C. Chien, L.C. Chen, K.H. Chen, and H.Y. Lee: Thermal diffusivity in diamond, SiC xNy, and BCx Ny. Diamond Relat. Mater. 11, 708 (2002).