突破！高性能多晶金剛石散熱片

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“頭號難題”。傳統材料（如銅、硅）熱導率有限，而金剛石的熱導率是銅的 5倍?以上，堪稱“散熱王者”！但大尺寸高導熱金剛石制備成本高、工藝復雜，如何實現高效又經濟的生產？

多晶金剛石散熱片的制備工藝

哈爾濱工業(yè)大學團隊采用 MPCVD技術，在真空環(huán)境中通過微波激發(fā)氣體（氫氣、甲烷、氮氣），讓碳原子在硅襯底上“生長”成金剛石。

關鍵突破：

甲烷濃度：降低甲烷比例（從8%降至5%），減少雜質碳沉積，提升晶體質量。

生長溫度：提高溫度（930~950℃），促進晶粒橫向擴展，讓結構更致密。

? ?實驗結果：高熱導率+低翹曲團隊制備了5組樣品（S1-S5），發(fā)現：

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

速度與質量的平衡：雖然降低甲烷會減緩生長速率（5.8 μm/h），但熱導率顯著提升，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：

<111>晶面主導：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，熱傳導路徑更暢通。

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

未來應用前景

多晶金剛石散熱片在以下領域具有廣闊的應用前景：

高性能計算：用于CPU、GPU等高功率芯片的散熱。

5G/6G通信：用于射頻器件和功率放大器的散熱。

新能源汽車電子：用于微波逆變器和功率模塊的散熱。

航空航天：用于高可靠性電子設備的散熱。

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有力的支持。