金剛石，作為自然界已知最堅(jiān)硬的材料，一直被譽(yù)為“材料之王”。而隨著電子器件越來越小、功率越來越高，散熱成為制約性能的“頭號(hào)難題”。傳統(tǒng)材料（如銅、硅）熱導(dǎo)率有限，而金剛石的熱導(dǎo)率是銅的 5倍以上，堪稱“散熱王者”！但天然金剛石儲(chǔ)量稀少，價(jià)格昂貴，難以滿足工業(yè)需求。同時(shí)大尺寸高導(dǎo)熱金剛石制備成本高、工藝復(fù)雜，那如何實(shí)現(xiàn)高效又經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)？

多晶金剛石散熱片的制備工藝

哈爾濱工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)采用 MPCVD技術(shù)，在真空環(huán)境中通過微波激發(fā)氣體（氫氣、甲烷、氮?dú)猓?，讓碳原子在硅襯底上“生長”成金剛石。

關(guān)鍵突破

甲烷濃度：降低甲烷比例（從8%降至5%），減少雜質(zhì)碳沉積，提升晶體質(zhì)量。

生長溫度：提高溫度（930~950℃），促進(jìn)晶粒橫向擴(kuò)展，讓結(jié)構(gòu)更致密。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：高熱導(dǎo)率+低翹曲

團(tuán)隊(duì)制備了5組樣品（S1-S5），發(fā)現(xiàn)：

最優(yōu)性能：樣品S3（甲烷5%，溫度930℃）熱導(dǎo)率高達(dá) 1208 W/(m·K)，翹曲值僅37微米，遠(yuǎn)超國際同類產(chǎn)品（如Element Six的1000-2200 W/(m·K)）。

速度與質(zhì)量的平衡：雖然降低甲烷會(huì)減緩生長速率（5.8 μm/h），但熱導(dǎo)率顯著提升，且翹曲更小，后期加工更容易。

通過X射線衍射和拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn)：

<111>晶面主導(dǎo)：晶體排列更規(guī)整，減少晶界缺陷。

低甲烷+高溫：抑制非晶碳生成，晶粒尺寸更大，熱傳導(dǎo)路徑更暢通。

與國外領(lǐng)先企業(yè)Element Six和Sumitomo Electric Industries相比，本研究通過優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了熱導(dǎo)率超過1200 W/(m·K)的多晶金剛石散熱片的制備，同時(shí)保證了較高的生長速率（5.8微米/小時(shí)）和較低的翹曲值（37微米）。通過后續(xù)工藝改進(jìn)，有望實(shí)現(xiàn)更高速率下高導(dǎo)熱金剛石散熱片的制備，從而有效降低其生產(chǎn)成本。

這一突破性進(jìn)展，不僅為多晶金剛石的研究和應(yīng)用開辟了新路徑，也讓 MPCVD 技術(shù)再次成為行業(yè)焦點(diǎn)。

50200A MPCVD設(shè)備

在MPCVD 技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展中，碳方程的最新產(chǎn)品 ——50200A MPCVD 設(shè)備，憑借著卓越的性能和領(lǐng)先的技術(shù)，為多晶金剛石的生長提供了更強(qiáng)大、更高效的解決方案。

碳方程的50200A MPCVD設(shè)備在生長多晶產(chǎn)品方面優(yōu)勢(shì)顯著，設(shè)備采用915MHZ的微波頻率，單爐可生產(chǎn)8英寸多晶產(chǎn)品，若用于生產(chǎn)單晶金剛石，單爐能夠穩(wěn)定產(chǎn)出多達(dá) 489 片尺寸為 7*7mm 的單晶金剛石。設(shè)備運(yùn)行功率方面，采用50KW大功率裝置，更大尺寸的多晶產(chǎn)品意味著更高的生產(chǎn)效率和更低的單位成本，能夠滿足客戶大規(guī)模生產(chǎn)的需求。同時(shí)，我們的設(shè)備在技術(shù)方面也有著諸多創(chuàng)新和突破，確保了產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定性。有效降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。

未來應(yīng)用前景

多晶金剛石散熱片在以下領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景：

高性能電子器件散熱：多晶金剛石散熱片可廣泛應(yīng)用于高功率電子器件（如5G基站、激光器、功率放大器等），解決散熱瓶頸，提升器件性能和壽命。

半導(dǎo)體行業(yè)：在集成電路、CPU、GPU等芯片中，多晶金剛石可作為高效散熱材料，滿足微型化、高功率化的發(fā)展需求。

5G/6G通信：用于射頻器件和功率放大器的散熱。

新能源汽車：用于電動(dòng)汽車的功率模塊（如IGBT）散熱，提高能源利用效率，延長電池壽命。

航空航天領(lǐng)域：在高溫、高功率密度的航空航天電子設(shè)備中，多晶金剛石散熱片可提供優(yōu)異的散熱性能，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

LED照明：用于高亮度LED的散熱基板，降低工作溫度，提高發(fā)光效率和壽命。

通過不斷優(yōu)化制備工藝，多晶金剛石散熱片有望成為未來高效散熱解決方案的重要組成部分，為電子器件的性能提升提供強(qiáng)有力的支持。

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