 |
Физики АлтГУ разработали новый способ получения материала с исключительными свойствами
Углеродные алмазные и алмазоподобные пленки стали объектом пристального внимания многих исследователей и в России, и в других технологически развитых странах мира. Этот интерес обусловлен замечательными физико-механическими свойствами: высокой механической прочностью и сверхбольшой теплопроводностью.
Теплопроводность наиболее интересна: у алмазных пленок она превосходит теплопроводность серебра или меди, рекордсменов среди металлов по этому показателю: 2000 Вт/м•К против 500 ВТ/м•К.
Очевидно, что для современной электроники хорошо было бы использовать для подложек распиленные алмазные кристаллы, но это проблематично: промышленности требуются подложки размером не менее 25 мм, а технические кристаллы, природные или синтезированные, имеют доступные размеры не более 15 мм. В то же время алмазоподобные пленки можно получать любых размеров, в том числе точно под нужды электроники: 25 мм, 57 мм, 75 мм, 125 мм.
Алмазоподобные углеродные тонкие пленки могут иметь широкое применение: это не только теплопроводящие подложки в электронных схемах, но и теплопроводящие слои в гетероструктурах. Выдающиеся теплопроводящие свойства алмазных и алмазоподобных пленок и объемных структур могут быть также использованы в различных технических устройствах, где требуется интенсивный отвод тепла от зоны тепловыделения. Кроме того, алмазные и алмазоподобные пленки могут быть использованы в устройствах прецизионной техники в качестве упрочняющих покрытий с низким коэффициентом трения и низким износом.
В Алтайском государственном университете разработан и освоен лазерный метод испарения углеродных мишеней и конденсации углерода на подложку в виде алмазоподобных пленок.
Структурное состояние углеродных пленок зависит от режима конденсации атомов углерода на подложку. Изменяя режим, можно управлять свойствами пленки. Известно, что лазерное испарение дает преимущественно sp3-связи в конденсированном углероде. (В обычном углероде четыре валентных электрона на внешнем уровне находятся на орбиталях двух разных форм: одной сферической и четырех гантелевидных; при sp3-гибридизации все орбитали приобретают одинаковую форму.)
Для получения углеродной пленки применялось прямое испарение графитовой мишени при воздействии лазерного излучения с длиной волны 1064 нм от неодимового лазера NTS300 с конденсацией углерода на аморфную подложку из силикатного стекла. Расфокусированный лазерный пучок вводился в вакуумную камеру вакуумной установки (остаточное давление не хуже 1•10–5 мм ртутного столба), где и располагались графитовые мишени и подложки из силикатного стекла. На графитовой мишени диаметром 5 мм и толщиной около 2 мм расфокусированный лазерный пучок создавал пятно диаметром около 3 мм. Поток испаренного углерода осаждался на подложки, формируя углеродную пленку. Получалась алмазоподобная углеродная пленка размером 75х26 мм2.
Структурное состояние пленки определено просвечивающей электронной микроскопией и спектрами комбинационного рассеяния.
Электронная микроскопия и дифракция электронов позволяют однозначно трактовать структурное состояние углеродной пленки как алмазоподобная. Но сильно размытые рефлексы свидетельствуют о крайне малых размерах алмазных кластеров и сильном искажении межатомных расстояний. Согласно современным представлениям, такая электронограмма определяет структурное состояние углеродной пленки как аморфное, так называемый ta-C (tetrahedral amorphous carbon, тетраэдрический аморфный углерод). Расшифровка электронограмм показала, что кольца (дифракционные максимумы) соответствуют дифракции от плоскостей (111) и (220) решетки алмаза. Межплоскостные расстояния имеют значения d111=0,207 нм, d220=0,119 нм. Видно, что эти значения отличаются от табличных значений для монокристалла алмаза (d111=0,205 нм и d220=0,125 нм). В случае пленки межплоскостное расстояние d111 оказывается больше, а d220 – меньше, чем у монокристалла. Но такое искажение решетки характерно для алмазоподобных тонких пленок. А спектр комбинационного рассеяния позволяет судить о высокой доле sp3-связей (алмазных связей) в пленке.
Отсутствие рефлексов графитовой фазы, то есть отсутствие выраженных графитовых кластеров, позволяет предполагать, что гексагональные кольца заполняют промежутки между алмазными кластерами, выполняя роль связующих элементов. Такая структура однородна, и ее однородность обусловлена отсутствием границ раздела
Контактное лицо: Гершензон Родмила
Компания: ФГБОУ ВО "Алтайский государственный университеты"
Добавлен: 00:06, 02.05.2019
Количество просмотров: 772
Страна: Россия
| Министр сельского хозяйства РФ Оксана Лут посетила Алтайский ГАУ, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:44, 17.07.2026, Россия493 |
| 16 июля в ходе рабочей поездки в Алтайский край министр сельского хозяйства Российской Федерации Оксана Лут познакомилась с учебной и научно-лабораторной инфраструктурой Алтайского государственного аграрного университета |
| Внимание! Расширенная акция на оборудование B-Power: лазеры, токарные и фрезерные центры, установки лазерной очистки, «БОДОР», 22:33, 17.07.2026, Россия374 |  |
| Компания БОДОР объявляет акцию на оборудование B-Power: лазерные станки C3015, токарные центры CTN500, автоматы BXL-46, фрезерные LV и очистные PulseClean. Выгодные цены, количество ограничено. Успейте! |
| ГК «Силтэк» запустила новую линию по выпуску ушных бирок для животных, ГК "Силтэк", 21:57, 17.07.2026, Россия187 |  |
| Группа компаний «Силтэк», разработчик и производитель средств идентификации животных, на заводе «Альфа-Силтэк» (входит в ГК «Силтэк») запустила в промышленную эксплуатацию новую высокопроизводительную линию по выпуску ушных бирок для животных линейки «Силфлекс». |
|
|
