Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции
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».