Der Einfluss der Grenzfläche im Kupferdiamantsystem

01.03.2007 - 28.02.2010
Forschungsförderungsprojekt
Das Werkstoffsystem Kupfer-Diamant ist von technologischer Relevanz, da eine Kombination aus diesen Materialien zu einem Werkstoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit bei einem gleichzeitig reduzierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten führt. Allerdings ist in diesem Werkstoffsystem die kritische Zone die Grenzfläche zwischen beiden Komponenten. Der Grund dafür liegt in den unterschiedlichen thermischen Transportmechanismen. Während im Kupfer vorwiegend die Elektronen zum Wärmetransport beitragen, liegt mit dem Diamant ein Phononenleiter vor. Dieser Umstand führt dazu, dass die theoretisch vorhergesagten thermischen Eigenschaften nicht durch eine einfache Mischung von Kupfer und Diamant erreicht werden können. Dieses Projekt befasst sich daher mit dem Einfluss von verschiedenen Zwischenschichten auf das thermische Verhalten durch eine gezielte Modifikation der Grenzfläche. Durch Verwenden verschiedener Schichten bzw. Variation der Schichtdicke wird eine Verbesserung des thermischen Übergangs zwischen Kupfer und Diamant erwartet. Zur Bestimmung der thermischen Grenzflächeneigenschaften wird ein photothermisches Verfahren verwendet. Dieses Verfahren wird darüber Aufschluss geben, welche Schichten in Kombination mit welcher Wärmebehandlung zu einem verbesserten thermischen Transport führt. Die gewonnen Erkenntnisse sollen in einem zweiten Teil von den planen Substraten auf die Herstellung eines Kupfer-Diamant Verbundwerkstoffes übertragen werden. Dazu wird ein Sputterverfahren zur Beschichtung von Diamantpartikeln mit den optimierten Zwischenschichten eingesetzt. Dieses Verfahren ermöglicht die Beschichtung von Partikeln unterschiedlicher Größe. Die beschichteten Diamantpulver werden zu einem kompakten Körper gesintert und die thermischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes gemessen. Als wesentliches Ergebnis dieser Arbeit ist die Kenntnis zu nennen, wie die Grenzfläche zwischen Kupfer und Diamant modifiziert werden kann, damit der Wärmetransport über die Grenzfläche verbessert wird.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • FWF - Österr. Wissenschaftsfonds (National)

Forschungsschwerpunkte

  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Grenzflächeinterface
Kupfercopper
DiamantDiamond
WärmesenkeHeat Sink