本文關(guān)鍵詞：六方氮化硼—石墨烯復(fù)合材料的制備及導(dǎo)熱性能研究

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【摘要】：在電子設(shè)備中的過(guò)多的熱量會(huì)阻礙內(nèi)部過(guò)程的運(yùn)行速度,甚至毀壞整個(gè)設(shè)備。為了提高大多數(shù)電子產(chǎn)品的可靠性和防止過(guò)早失效,這些電子設(shè)備的使用過(guò)程中產(chǎn)生的熱量必須盡快散除。因此,散熱是目前高密度和高功率電子產(chǎn)品中最為關(guān)鍵的問(wèn)題之一。為了實(shí)現(xiàn)高效散熱,它要求半導(dǎo)體材料或外包裝膜的熱導(dǎo)率很高,然而,典型的材料的熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有效散熱的要求。傳統(tǒng)金屬、陶瓷材料導(dǎo)熱系數(shù)不高,從而促使我們尋找具有較高的熱導(dǎo)率的新材料。石墨烯是由碳原子基于sp2雜化組成的六角蜂巢狀結(jié)構(gòu),僅僅只有一個(gè)原子層的厚度,是世界上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)可獨(dú)立存在的二維材料,由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu),使其在熱學(xué)等許多方面有著非常優(yōu)異的性能。在室溫條件下,其單層的石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可以高達(dá)5300W/(m.k),當(dāng)層數(shù)變?yōu)?-4層的時(shí)候,由于低能聲子和變化的聲子散射平面交叉耦合,其導(dǎo)熱系數(shù)降低為2800 W/(m.k)-1300 W/(m.k),都比傳統(tǒng)材料的導(dǎo)熱系數(shù)要高很多。氮化硼是眾所周知的非氧化性的陶瓷材料,試驗(yàn)中證明了它有著和石墨烯相同的結(jié)構(gòu),導(dǎo)熱系數(shù)也高達(dá)600 W/(m.k),相比傳統(tǒng)材料也有著明顯的優(yōu)勢(shì),利用好石墨烯和六方氮化硼在高導(dǎo)熱這方面的優(yōu)勢(shì)將會(huì)對(duì)改善材料的散熱情況有著重大的意義。因此,本論文就主要針對(duì)石墨烯和六方氮化硼的高導(dǎo)熱系數(shù)特性,將其制備在不同襯底上測(cè)試對(duì)材料導(dǎo)熱性能的改善。本文的研究?jī)?nèi)容和成果如下:1、利用射頻磁控濺射和CVD沉積薄膜技術(shù),以單晶硅片為襯底研究不同濺射條件下制備的六方氮化硼(h-BN)薄膜和在氮化硼薄膜上生長(zhǎng)石墨烯薄膜。并通過(guò)AFM、SEM、FTIR、Raman對(duì)薄膜的表面形貌、物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,當(dāng)壓強(qiáng)為0.8Pa、功率為120W、氬氮比為40:10時(shí),氮化硼薄膜表面粗糙度小、結(jié)晶性能好,薄膜生長(zhǎng)狀況最佳,且在氮化硼上生長(zhǎng)的石墨烯的表面相比于直接在襯底上生長(zhǎng)石墨烯的表面更加平整,表面粗糙度較低,晶粒分布均勻,結(jié)晶性能較好,并通過(guò)斷面的SEM觀察到生長(zhǎng)的石墨烯為均勻多層結(jié)構(gòu),這樣的薄膜生長(zhǎng)特征有助于后期材料熱導(dǎo)的研究。2、在壓強(qiáng)為0.8Pa、功率為120W、氬氮比為40:10的條件下通過(guò)磁控濺射制備的六方氮化硼薄膜中,通過(guò)EDS檢測(cè),B和N原子比例接近1:1,未出現(xiàn)富硼缺氮的情況,減少了雜質(zhì)的生成;然后將薄膜分別生長(zhǎng)在AlN襯底、Al2O3襯底、Zr O2襯底上,并通過(guò)AFM、SEM、FTIR、Raman對(duì)薄膜的表面形貌、物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,利用LFA467激光導(dǎo)熱測(cè)定儀進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定。結(jié)果表明,以硅為襯底生長(zhǎng)的六方氮化硼的TEF是1.56%,石墨烯的TEF是3.0%;以AlN為襯底單獨(dú)生長(zhǎng)的石墨烯薄膜材料的TEF是11.3%;以ZrO2為襯底生長(zhǎng)的六方氮化硼的TEF是10%,生長(zhǎng)的石墨烯的TEF是6.7%,六方氮化硼/石墨烯薄膜的TEF是6.7%。這樣宏觀上制備的薄膜都對(duì)整體材料的導(dǎo)熱系數(shù)有所提升,對(duì)以后材料的熱導(dǎo)研究提供有效的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33

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3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

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6 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

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8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬(wàn)勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

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1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂(lè);;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無(wú)機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來(lái)應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過(guò)黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛(ài)玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說(shuō)石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

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1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1214102