Композиционный материал с высокой теплопроводностью получен капиллярной инфильтрацией меди в слой частиц алмаза размером 400 mum с предварительно нанесенным покрытием. Измерен коэффициент теплопроводности композита, который с ростом толщины покрытия от 110 до 480 nm снижается от 910 до 480 W·m-1·K-1. Расчет термического сопротивления границы раздела наполнитель/матрица R и коэффициента теплопроводности слоя покрытия lambdai по моделям дифференциальной эффективной среды, Лихтенекера и Хашина дает близкие численные значения R и lambdai~1.5 W·m-1·K-1. Минимальная толщина покрытия h~100 nm, обеспечивающая пoлучение композита и максимальную его теплопроводность, соизмерима с длиной свободного пробега носителей тепла в алмазе (фононы) и в меди (электроны). Тепловая проводимость системы алмаз-покрытие карбида вольфрама-медь при этой толщине h оценена как (0.8-1)·108 W·m-2·K-1 и находится на верхнем уровне значений, характерных для совершенных границ раздела диэлектрик-металл. Работа выполнена при частичной (С.В. Кидалов, Ф.М. Шахов) финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований РФФИ (грант N 09-08-01200-а) и Министерства образования и науки РФ (госконтракт 16.740.11.0216).
S.V. Kidalov, F.M. Shakhov. Materials 2, 2467 (2009)
High Thermal Conductivity Materials / Eds S.L. Shinde, J.S. Goela. Springer, N. Y. (2006). 271 p
Synthetic CVD diamond products from Element Six <http://www.e6cvd.com>
ExtreMat ---heat sink materials <http://www.extremat.org/ heat-sink-materials?Edition=en>
K. Hanada, K. Matsuzaki, T. Sano. J. Mater. Process. Technol. 153--154, 514 (2004)
J. Barcena, J. Maudes, M. Vellvehi, X. Jorda, I. Obieta, C. Guraya, L. Bilbao, C. Jimenez, C. Merveille, J. Coleto. Acta Astronaut. 62, 422 (2008)
K. Yoshida, H. Morigami. Microelectron. Reliab. 44, 303 (2004)
T. Schubert, L. Ciupinski, W. Zielinski, A. Michalski, T. Weibgarber, B. Kieback. Scripta Mater. 58, 263 (2008)
L. Weber, R. Tavangar. Scripta Mater. 57, 988 (2007)
L. Weber, R. Tavangar. Adv. Mater. Res. 59, 111 (2009)
A.M. Abyzov, S.V. Kidalov, F.M. Shakhov. J. Mater. Sci. 46, 1424 (2011)
Поверхностные свойства расплавов и твердых тел и их использование в материаловедении / Под ред. Ю.В. Найдича. Наук. думка, Киев. (1991). 280 с
F. Cardarelli. Materials Handbook. Springer, London (2008). Ch. 3, 10
В.Г. Чуприна. Порошковая металлургия. 7, 34 (1992)
В.Г. Чуприна. Порошковая металлургия. 8, 57 (1992)
А.М. Абызов, С.В. Кидалов, Ф.М. Шахов. Материаловедение. 5, 24 (2008)
L.C. Davis, B.E. Artz. J. Appl. Phys. 77, 4954 (1995)
V.B. Efimov, L.P. Mezhov-Deglin. Physica B 263--264, 745 (1999)
B. Feng, Z. Li, X. Zhang. Thin Solid Films 517, 2803 (2009)
M. Battabyal, O. Beffort, S. Kleiner, S. Vaucher, L. Rohr. Diamond Relat. Mater. 17, 1438 (2008)
E.T. Swartz, R.O. Pohl. Rev. Mod. Phys. 61, 605 (1989)
R. Prasher. J. Appl. Phys. 100, 064 302 (2006)
D.P.H. Hasselman, L.F. Johnson. J. Compos. Mater. 21, 508 (1987)
R. Tavangar, J.M. Molina, L. Weber. Scripta Mater. 56, 357 (2007)
K. Lichtenecker. Phys. Z. 10, 25, 1005 (1909)
В.И. Логинов, В.Г. Кучеров. ЖПМТФ 3, 120 (1991)
А.М. Дыхне. ЖЭТФ 59, 7, 110 (1970)
Z. Hashin. J. Appl. Phys. 89, 2261 (2001)
Z. Hashin, S. Shtrikman. J. Appl. Phys. 33, 3125 (1962)
А.М. Абызов, С.В. Кидалов, Ф.М. Шахов. ФТТ 53, 48 (2011)
Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. Энергоатомиздат, М. (1991). С. 340
K. Chu, Z. Liu, C. Jia, H. Chen, X. Liang, W. Gao, W. Tian, H. Guo. J. Alloys Compd. 490, 453 (2010)
C.-W. Nan, R. Birringer, D.R. Clarke, H. Gleiter. J. Appl. Phys. 81, 6692 (1997)
А.Ю. Клоков, Д.Ф. Аминев, А.И. Шарков, В.Г. Ральченко, Т.И. Галкина. ФТТ 50, 2167 (2008)
R.J. Stoner, H.J. Maris. Phys. Rev. B. 48, 16 373 (1993)
C.B. Gundrum, D.G. Cahill, R.S. Averback. Phys. Rev. B. 72, 245 426 (2005)
W. Park, D.V. Baxter, S. Steenwyk, I. Moraru, W.P.Jr. Pratt, J. Bass. Phys. Rev. B 62, 1178 (2000)
© 2017 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук