高定向熱解石墨(HOPG)單晶片
高定向熱解石墨(highly oriented pyrolytic graphite, HOPG)是一種結(jié)晶構(gòu)造良好、擇優(yōu)取向性極強、石墨化程度很高的“晶體”石墨。
其制備原理是選用質(zhì)量優(yōu)良的細錐結(jié)構(gòu)熱解石墨(pyrolytic graphite,PG)為基本原料,經(jīng)過多道特殊工藝處理,再利用高溫熱壓設(shè)備經(jīng)高溫高壓處理后制得。
在這種高溫高壓狀態(tài)下,PG的晶粒結(jié)構(gòu)很快地發(fā)生轉(zhuǎn)化,碳原子層間的排列變得更為有序,原有的“亂層堆積”結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я駜?yōu)取向性極強的排列形式,形成近似于理想石墨結(jié)構(gòu)的“準晶體”。
高定向熱解石墨因其具有良好的碳原子結(jié)構(gòu),在科研、儀器制造、工業(yè)生產(chǎn)中作為標準樣品、關(guān)鍵部件等得到了廣泛應用,目前其主要應用包括X射線單色器、中子濾波器和單色器、石墨基本性能研究、大尺寸石墨層間化合物基本研究等。
鑲嵌度Mosaic Spread,△δ,用來描述熱解石墨多晶體晶粒(002)面沿沉積面排列分布的情況,△δ 越小,則多晶體越接近單晶,鑲嵌度是表示多晶石墨中微晶沿c軸取向性(擇優(yōu)取向)程度的指標。
在片(膜、薄片)狀多晶石墨中,在(002)X射線衍射線顯示峰的位置將副斜桿(counter)(2θ軸)固定,僅旋轉(zhuǎn)試樣(θ軸)時,所得強度函數(shù)(與002衍射線峰強度的試樣方位角有關(guān)的曲線)的半寬值。
該值通常由反射法測定。
在高定向性石墨中,因碳六角網(wǎng)面大致平行于試樣的平面取向,鑲嵌度為數(shù)度以下,用反射法在θ=13.3°附近,強度成為最大。
例如,在高定向熱解石墨(HOPG)商品中,MS=0.3°左右,這表明垂直于HOPG表面方向的微晶c軸偏移在±0.6°以內(nèi)。
在鑲嵌度測定中,X射線照射面積隨試樣(θ軸)的旋轉(zhuǎn)變化,故取向函數(shù)不一定正確,但得到的MS值若在數(shù)度以內(nèi),作為c軸取向性指標,有重要意義。
| HOPG 主要指標 | |
| 密度 | 2.250 ~ 2.266 g/cm3 |
| 層面間距 | 0.3344 ~ 0.3359 nm |
| 鑲嵌度 | 0.2 ~ 5.0° FWHM |
| 熱導率 | 1400 ~ 1800 W/m·k(∥) 8W/m·k(⊥) |
| 熱膨脹系數(shù) | 20×10-6 (⊥) |
| 電阻率 | 3.5 ~ 4.5×10-5 Ω/cm (∥) |
| 鑲嵌度 | A級:0.5° ± 0.1° B級:0.8°±0.2° C級:3~ 5° |
| 尺寸 | 10 x 10 x 1.0 mm |

