碳纳米管/铜纳米线阵列热界面材料研究

发布时间：2021-12-11 20:54

　　随着电子设备中功率密度的快速增加,热管理成为了维持可靠性和性能的关键问题。散热功率不足会使得电子器件温度升高并缩短器件寿命。芯片和散热器接触表面之间由于粗糙产生的空气间隙阻碍了从芯片到散热器的热传递,这是热传递过程中热阻最大的部分。热界面材料（TIM）用于替换接触表面之间的空气隙以增强热传导。垂直排列的碳纳米管（CNT）阵列和铜纳米线是很有前景新型热界面材料中,因为它们具有高机械顺应性和高内在热导率。一些先前的工作表明,与目标表面直接干接触的碳纳米管阵列具有很低的接触热导率,这是散热路径中主要的热阻。本研究对碳纳米管阵列做了垂向的压力实验,并使用电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对其侧面和顶部进行表征,得到了阵列加载时的变形规律。使用相敏瞬态热反射（PSTTR）技术,本实验测量碳纳米管阵列和铜（Cu）镀层表面在不同压力下的接触热导率,证明了接触压力是优化碳纳米管阵列热界面材料热性能的关键因素之一。实验结果表明,Cu-CNT阵列接触热导率对表面变形具有很强的依赖性,并且随着接触压力从0.05增加到0.15MPa而具有一个数量级的增加。此外,压力在达到0.15MPa后对接触热阻的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２基于纳米线／纳米管阵列的热界面材料??

图２．１化学气相沉积系统的实物装置??化学气相沉积系统主要由高温管式炉和四路气体（氩气，湿润氩气，乙烯，??氢气）质量流量控制器构成，如图２．１所示。将准备好的基底放入加热炉的石英??管中，打开氩气通道（１０００?ｓｅｅｍ），在氩气冲洗干净管道内的空气后（１？２分钟），??开始加热反应炉。在反应炉温度达到６００°Ｃ打开氢气（８０?ｓｅｅｍ）及水（１０?ｓｅｅｍ）和复??１０??

时间控制为１０分钟和１５分钟，得到的碳纳米管阵列的高度分别为２００微米和??５００微米。之后关掉其它三路气源，只保留氩气作为保护气让反应炉慢慢降至室??温，图２．２是碳纳米管阵列生长流程图。??＾?Ａｔ?（?２００ｓｃｃｍ?）?＾??Ｑ＞?Ｈ２（８０ｓｃｃｍ）?Ｈ２０（１００ｐｆｘｎ）??３??－＞??２?７?Ｃ２Ｈ４（８０ｓｃｃｍ）??？?＜?＾??〇：?ＲｏｏｍＴ?ｌ／Ｈｅａｔｉｎｇ?Ｇｒｏｗｔｈ?Ｃｏｏｌｉｎｇ＼?＾??０?１５??Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??图２．２碳纳米管阵列生长流程图??２．１．３碳纳米管阵列表征??使用电子显微镜（ＳＥＭ）观察制得的垂向碳纳米管阵列如图２．３所示，该阵??列高度为２００微米，单根碳管直径平均为１０－２０纳米。由阵列上表面的ＳＥＭ图??可以看到，碳纳米管的顶部相互缠绕形成了致密的顶棚。该顶层的形成原因是单??根碳纳米管的顶部由于范德华力而相互靠近进而相互缠绕，这种缠绕使得上表面??的形貌十分复杂和无序，粗糙度较大。??１１??

【参考文献】：
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本文编号：3535384