研究 \ 室温极高介电常数单晶金刚石导热机制分析

红宝石之计存的任何有缺陷则会阻碍热阻，以外显微镜活性有缺陷(色心)，如氧或氢铅关的的有缺陷，这些有缺陷可以通过星体学原理检验。本文用作星体仪在常温下获取了紫外可见区域内的显微镜吸取星体(平面图1)。

在270nm两处的总体吸取偷偷地是由之一般来说单改用氧Ns0（上标指定负电情况下）和酸度[Ns0]≈4.8×1017 cm-3引起的。替位氧的显微镜现像衔接到更长的可见光，也助益了一个以360 nm为之该中心的宽吸取峰(平面图1)。此外，在星体的绿色部分可以看到以520 nm为之该中心的要强宽偷偷地。在480 - 550 nm区域内的这一吸取波段被忽视是所致红宝石粉黄色的原因。

平面图2 混合功用M4P在300 K (蓝支线)和77 K (红支线)的光吸取序。观察到的吸取峰的可见光以纳米为该单位所述有。将NV0、NV-和SiV波段进行时放大并以圆圈标示出有。

平面图2所述有了宽波段( 425~1600 nm)在常温和液氧环境温度( 77 K )下的吸取星体。可观测到来自NV0（575nm的ZPL）和NV-（637nm的ZPL）之该中心的偷偷地，酸度为[NV0]≈8×1014 cm-3和[NV-]≈3.2×1015 cm-3。

1358、1381和1456 nm (见平面图2)两处的三个峰归属于一个氢化学键作准备的有缺陷之中的电子跃迁。当冷却到77 K时，这些峰的强劲度总体增加，相当多是1358 nm峰的强劲度增加了4倍。该有缺陷的确切构造已为不吻合，因此这里未对其丰度进行时评估。

表格1 在混合功用M4P的吸取星体之中观察到的零声子支线的可见光λ，相应的有缺陷构造，以及根据吸取偷偷地强劲度用相应手抄本之中所述有的转换成分量推算出有的每种有缺陷的酸度c；S是激发态角动量。表格之中所述有了酸度最后一位上的不确切度。

我们必须量度的混合功用之中显微镜活性有缺陷的酸度统计在表格I之中。我们计算出来有氧(共计5.4×1017 cm-3, 90%以Ns0多种形式共计存)和氢( 3×1017 cm-3)是石墨之中的两个主要铅。

虽然我们从未在吸取星体之中指明观察到之一般来说和偷偷地电这样一来的显微镜特征，但我们仍然必须根据信号阻尼高度所述有它们在混合功用之中酸度的最低据估计：[V0]<7×1014和[V-]<4×1015 cm-3。

平面图3 两种固态CVD红宝石的砷化镓随环境温度的改变。本文之中的实测资料(黄色圆心)和手抄本之中的实测资料(蓝色圆心)。

κ(T)的测试资料如平面图3下图。极低稀度CVD红宝石(同义NE6 )的资料来自手抄本。极低稀红宝石是Element Six LLC公司产出的尺寸为4.2×4.10×0.50 mm3的固态，[Ns0]<9×1014 cm-3且[B]<2×1014 cm-3。可以显露出有，混合功用M4P对κ ( T )表格现出有极其不寻常的依赖性。首先，它兼具极其极低的砷化镓κ(RT)=24±0.5 W cm-1 K-1(RT=298.15 K)，是固态红宝石之中测得的次于砷化镓之一。出有乎意料的是，最稀的混合功用NE6的砷化镓为κ(RT)=22.1+0.5 W cm-1 K-1，比N金属氧化功用混合功用M4P的砷化镓低8 %。类似地，对于有所不同产出商用作HPHT和CVD原理湿润的其他低氧固态红宝石( [N]为几个ppb)，也测得了较小的κ(RT)值。混合功用M4P的极低κ(RT)表格明，与铷衍射率相比，化学键有缺陷的衍射率极其低。其次，混合功用M4P的κ(T)在T

表格2 实测砷化镓的手抄本资料，该单位 W cm-1 K-1

将此值 κ(RT)与已刊发格的红宝石石墨的最低值(≥22 W cm-1 K-1)进行时非常(见表格2)，对粉黄色混合功用M4P兼具指导意义。Berman和 Martinez在 40曾有刊发格的关于天然IIaM-红宝石的极低值 25 W cm-1 K-1的砷化镓从未所述有校准弹道(我们据估计在5 %非常大)的指示，而Yamamoto等人在报道固态CVD红宝石的极低值 25±2.5 W cm-1 K-1时共计存较大数WBC。相比，我们在这里所述有了可靠的测试值 κ(RT)=24±0.5 W cm-1 K-1是由于采用了精细的稳态校准技术。

令人感兴趣的原因是，固态红宝石的砷化镓如何在常温和更极低的环境温度下极好，而在达到较大值的环境温度下被抗拒减小，如平面图3下图。几周，我们受限于声子与束缚在铅之该中心的负电电介质的基本粒子，这个假设可以得到解决。

平面图4 红宝石砷化镓：M4P和NE6混合功用的测试(符号)和理论(支线)资料。

最佳拟合的结果如平面图4下图。令人惊讶的是，这个简单的模M-几乎在所数据分析的整个环境温度区域内都能很好地相符合测试资料。相符合值得到的未金属氧化功用石墨的κ(T)，τbe-1 = 0，用平面图4之中的点画支线表格示。将这些相符合值结果与测试资料进行时对比发现，束缚电子衍射所致砷化镓较大降幅出有现在 T≈40 K，为2.7倍。在T>190 K预感，该衍射的阻碍小于1%，并且到常温时下降至 0.1%下述。相符合值表格明，对于Apd= Aisonat 的无有缺陷混合功用，其κ(T)双曲支线与平面图4尺度上的最佳拟合双曲支线几乎从未差别。即铅铷13C外的点有缺陷衍射体对混合功用M4P的热阻助益较大：它们使砷化镓在常温下减小 0.8%，在略低于附近减小 1.4%，在40 K时减小 0.4%。平面图4还所述有了金属氧化功用和未金属氧化功用混合功用的κ1(T)和κ2(T)项对总κ(T)的助益。可以显露出有，在这两种情况下，κ1(T)对总的κ(T)都有主要助益，束缚电子衍射对κ1(T)的阻碍很大。同时，这种衍射对κ2(T)的一般来说阻碍更为引人注意。

平面图5 各种声子衍射流程的运动速度随简约声子振幅改变双曲支线。

为了非常有所不同衍射流程对混合功用M4P砷化镓的阻碍，平面图5所述有了环境温度为90 K (平面图a )、40 K (b)和10 K(c)时衍射率的振幅依赖性。

04

揭示与未来发展

我们校准了在 5.7~410 K环境温度区域内，重为(无意)金属氧化功用氧的粉黄色CVD固态红宝石的砷化镓。显微镜吸取星体揭示了多种显微镜活性有缺陷之该中心的共计存，其之中9个有缺陷之该中心已被定量。在极低于砷化镓略低于的环境温度下，该混合功用的砷化镓极其极低，这表格明与铷衍射和非简谐声子-声子流程引起的衍射相比，来自点有缺陷（以外氧和氢化学键以及这样一来）的声子的维恩M-衍射可理论上。该红宝石石墨混合功用在常温（298 K）下的砷化镓为24.0±0.5 W cm-1 K-1，这是天然铷均是由的固态红宝石有史以来校准的最低值之一。

在最低120 K的环境温度下，κ(T)受到与氧关的的金属氧化功用之该中心相辅相成的负电电介质的声子衍射的抗拒阻碍。回避这种弹性衍射的理论模M-在所数据分析的整个环境温度区域内与测试资料寻常得很好。这种衍射使κ(T)的值在T≈40 K时减小了2.7倍，理解了常温下极其极低的砷化镓与零下下引人注意减小的砷化镓是如何兼容的。在接近和极低于常温的环境温度下，束缚负电电介质对声子的衍射愈发很要强，并从未引人注意地减小砷化镓的值。同样在极低环境温度下，最低约6 K，这种衍射是在先的。与氧关的之该中心相辅相成的负电电介质对声子的衍射也对大多数天然红宝石之中的声子衍射有举足重为重助益。这些发现强劲调了金属氧化功用之该中心（即使百万分之一WBC）在抑止红宝石砷化镓方面的举足重为重作用，另辟了红宝石和其他宽禁偷偷地半导体之中声子与金属氧化功用之该中心基本粒子的新的数据分析路支线。此外，我们的资料表格明，某些铅的引入有助于实现兼具本征有缺陷的稀石墨尽或许极低的砷化镓。

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