Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Перспективные приложения ядерных технологий»

Все доклады секции


ПЕРСПЕКТИВы ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ АЛМАЗОВ В ЭЛЕКТРОНИКЕ И ОПТИКЕ

Кривенко А.Б.

Технологический институт (филиал)МИФИ, г. Лесной

Исхакова Е.П.

ФГУП «Комбинат «Электрохимприбор», г. Лесной

Синтетические ультрадисперсные алмазы – перспективный материал, получаемый с помощью энергии взрыва. Мельчайшие зерна этого вещества рождаются из углерода, входящего в состав взрывчатого вещества и углесодержащих добавок. Взорванная в специальной камере смесь оставляет после себя конденсированный осадок – шихту черного цвета, содержащую  30-50% алмазного порошка. После этого порошок отмывают от загрязнений, сажи и примесей. Цвет очищенного порошка — от темно-коричневого до светло-серого. Это продукт для высоких технологий, позволяющий существенно улучшить характеристики традиционных материалов и создать новые с уникальными свойствами.

Наноалмазы представляют собой полидисперсный порошок с размерами частиц от 2 до 20 нм. Средний размер серийных партий УДА от 4 до 6 нм. Микрокристаллы объединяются в легко разрушаемые агрегаты, средний размер которых от 1 до 2 мкм. В суспензии размер агрегатов до 5 нм. При нагревании порошка в инертной атмосфере, начиная с 600 0С происходит рост агрегатов, которые принимают форму сферолитов размером о 150 до 200 мкм2, разрушающихся под нагрузкой до 15 кг/мм2. Насыпная плотность составляет 0,4-0,6 г/см3. Постоянная кристаллической решетки 0,3573 ± 0,0005 нм.

Порошок обладает сильно развитой удельной поверхностью в пределах от 400-500 м2/г, что позволяет использовать его в качестве мощного структурообразователя в различных материалах (резины, керамики, пластмассы) для существенного улучшения характеристик. Пасты из УДА с размером кластерных алмазов до 10 нм эффективны при использовании в качестве тонкого полирующего материала для стекол и зеркал специального назначения, например, в лазерной технике. УДА обладает уникально высокой теплопроводностью, что делает перспективным его применение в качестве теплоотводов в радиоэлектронике.

Примером применения УДА может служить алмазная полирующая паста ФИН. Она предназначена для финишного полирования до 13-14 классов шероховатостей. Область применения пасты:

·         доводочные операции при изготовлении особо точных деталей из различных материалов и сплавов;

·         полировка бриллиантов и ювелирных изделий из благородных металлов;

·         изготовление оптики, лазеров, стекол, и зеркал специального назначения;

·         полировка полупроводниковых пластин кремния и германия.

Ультрадисперсный алмазный порошок, используемый для изготовления полировальной пасты, имеет размеры частиц 4 – 10 нм и воздействует на обрабатываемую поверхность путем механической активизации на молекулярном уровне. Поэтому при обработке полупроводниковых и других материалов не образуется нарушенного слоя, а рельеф поверхности не зависит от электрофизических свойств обрабатываемого материала. Полировальная паста не токсична и не требует специальных мер безопасности.

Перспективное применение ультрадисперсных алмазов в электронике и оптике:

1. Абразивные материалы и специальные инструменты

·         полировочные пасты и суспензии для полупроводниковых, диэлектрических и металлических материалов и сплавов;

·         алмазополимерные гибкие ленты и пластины для скоростной суперфинишной полировки; 

·         круги и фрезы с алмазокомпозитным абразивным покрытием для финишной обработки, резки и фрезерования твёрдых материалов и полупроводников;

·         инструмент с бинарным абразивом для полирования поверхности твердых металлов.

2. Антифракционные добавки

·         рабочие слои магнитных носителей информации;

·         высоконагруженные полимерные покрытия и слои;

·         специальные оптические смазки.

3. Сорбционные датчики высокой селективности

4. Полупроводниковые приборы, микросхемы и их элементы

·         затравочные микрокристаллы для гетероэпитаксии алмазных и алмазоподобных плёнок;

·         алмазно-углеродный  материал для эпитаксального переноса;

·         алмазные полупроводниковые транзисторы;

·         излучающие светодиоды в ультрафиолетовом диапазоне, люминофоры для голубой и ультрафиолетовой части спектра;

·         тепловыводящие прокладки в полупроводниковых приборах с интенсивным тепловыделением из агрегатированного наноалмаза;

·         локально-интегральные теплоотвод для элементов микросхем.

5. Микромеханические системы и их элементы

·         локальные композиционные трёхмерные структуры;

·         локальные алмазные покрытия трёхмерных статических и динамических структур и элементов, изготавливаемых в ЛИГА - процессе и КНОП – технологии;

·         полимерно-алмазные покрытия и трёхмерные структуры.

6. Алмазные плёнки и мембраны

·         рентгеношаблоны;

·         матрицы излучательных элементов;

·         мембраны для рентгенотехники;

·         мембраны для синхронных излучателей.

Научный поиск в области использования УДА в технике далеко не исчерпан, открываются все новые сферы их применения.

Литература

1.        Рекламный проспект «Ультрадисперсные алмазы ». Лесной, ФГУП «Комбинат «Электрохимприбор».