Диэлектрические свойства алмазов - Курсовая работа

Алмаз является природным уникумом, сочетающую высокую твердость и изностойкость, большую теплопроводность и оптическую прозрачность, высокий показатель преломления и сильная дисперсия, химическая радиационная изностойкость, а также его можно легировать электрически и оптически активными примесями. В то же время алмаз легко окисляется и сгорает в смеси соды с расплавленной натриевой или калиевой селитрой. Обладая полупроводниковыми свойствами, он может быть использован в качестве материала для электротехнических систем, для приборов контроля, в качестве датчиков в сильных электрических и магнитных полях, для разработки аппарата высокого давления, который обеспечивает сжатие рабочего объема по сфере. Поэтому широко были исследованы его фотоэлектронные свойства, Индивидуальные особенности диэлектрических параметров отдельных кристаллов синтетического алмаза определяются количественным содержанием дефектов в объеме кристаллов, их природой, структурой, размерами, формой и отражают локальные условия алмазообразования.При атмосферном давлении и в комнатной температуре, алмаз метастабилен, но может существовать неограниченно долго, непревращаясь в стабильных в этих условиях графит. Алмаз состоит примерно на 96-99,8% из углерода, 0,2-0,3% составляют примеси химических элементов, таких как азот, кислород, алюминий, бор, кремний, марганец, медь, железо, никель, титан, цинк и другие. В природе существуют алмазы , ярко окрашенные в желтый, оранжевый, зеленый, синий, голубой , розовый , коричневый, серый и черный цвета. Алмаз - это, пожалуй, самый популярный, самый драгоценный камень в мире. Для обозначения цвета бриллианта существует следующая градация, включающая 12 цветов: ятер - голубовато-белый;Способность приносить удачу - лишь одно из бесчисленных свойств, приписываемых алмазу. Алмаз всегда считался камнем победителей, он был талисманом Юлия Цезаря, Людовика IV и Наполеона. Впервые алмазы попали в Европу в 5-6 веках до нашей эры. При этом свою популярность как драгоценный камень алмаз получил сравнительно недавно, лишь пятьсот с половиной лет назад, когда люди научились гранить его. Первым подобием бриллианта обладал Карл Смелый, просто обожавший алмазы.Алмаз применяется в промышленности как абразивный материал, а также в ювелирном деле. Но, без огранки алмаз выглядит не очень привлекательно. Только отполировав и огранив алмаз в бриллиант, человек увидел, что "это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем, он играет всеми цветами радуги, но сам остается прозрачным, словно капля". Уникальное свойство алмаза - его наивысшая твердость среди всех известных веществ - делает его незаменимым при обработке любых материалов (металлов, камня, керамики, композитов). Современный технический уровень индустриально развитых стран, по крайней мере, на четверть определяется объемом и структурой потребления алмазов в абразивном, режущем и буровом инструменте.Россия занимает ведущее место в мире, как по разведанным запасам алмазов, так и по их прогнозным ресурсам.Диэлектрики, вещества, плохо проводящие электрический ток. В любом веществе, помещенном в электрическом поле, составляющие его электрические заряды (электроны, атомные ядра) испытывают силы со стороны этого поля. В зависимости от того, какой из этих двух процессов - электропроводность или поляризация - преобладает, принято деление веществ на изоляторы диэлектрика и проводники (металлы, электролиты, плазма). Количественное различие в электропроводности твердых диэлектриках и металлов классическая физика пыталась объяснить тем, что в металлах есть свободные электроны, а в диэлектриках все электроны связаны, т. е. принадлежат отдельным атомам, и электрическое поле не отрывает, а лишь слегка смещает их. Области энергий, которыми электрон может обладать (разрешенные зоны), чередуются с интервалами энергий, которые электрон не может принимать (запрещенные зоны). Т.к. с одной стороны, электроны стремятся занять уровни с наименьшей энергией, а с другой стороны, в одном состоянии может находиться только один электрон, то электроны заполняют энергетические уровни от нулевой до некоторой максимальной.Проводимость кристаллов алмаза, содержащих определенное количество примесей и дефектов структуры, может изменяться в широких пределах. Примеси и дефекты создают в запрещенной зоне целый «спектр» локальных энергетических состояний. При температуре 300°К удельное сопротивление ? большинства кристаллов природного алмаза составляет 1012 - 1013 Ом•м. Зависимость электропроводности таких алмазов от температуры при Т > 500°К выражается формулой s=s0e-Е/КТ. Зависимость пр от температуры имеет следующий вид: где NA и ND - концентрация акцепторов и доноров соответственно; g-параметр спинового вырождения для акцептора; m*h - эффективная масса дырок; Е А - энергия активации акцепторов.К сожалению, экспрессный способ магнитного контроля дефектности алмазов пондермоторным методом не всегда пригоден для классификации синтетических алмазов по качеству, так как экспериментально

Содержание

Введение

1. Общее сведение об алмазах

1.1 История камня

1.2 Физические свойства

1.3 Применение

1.4 Месторождения

2. Общее сведение о диэлектриках

3. Диэлектрические свойства материалов

4. Электрофизические свойства алмаза

4.1 Электропроводность

5. Диэлектрические свойства алмаза

5.1 Алмазная керамика

5.2 Теплопроводность и диэлектрические свойства алмаза

Заключения

Список использованной литературы

Алмаз является природным уникумом, сочетающую высокую твердость и изностойкость, большую теплопроводность и оптическую прозрачность, высокий показатель преломления и сильная дисперсия, химическая радиационная изностойкость, а также его можно легировать электрически и оптически активными примесями.

Алмаз- минерал весьма устойчивый. Он не поддается воздействию самых сильных кислот и их смесей (соляной, серной, азотной, плавиковой, “ царской водки “), даже доведенных до температуры кипения. Не реагирует он и со щелочами. В то же время алмаз легко окисляется и сгорает в смеси соды с расплавленной натриевой или калиевой селитрой.

Важными эксплуатационными свойствами алмазов можно считать его электрические свойства. Обладая полупроводниковыми свойствами, он может быть использован в качестве материала для электротехнических систем, для приборов контроля, в качестве датчиков в сильных электрических и магнитных полях, для разработки аппарата высокого давления, который обеспечивает сжатие рабочего объема по сфере. Поэтому широко были исследованы его фотоэлектронные свойства, Индивидуальные особенности диэлектрических параметров отдельных кристаллов синтетического алмаза определяются количественным содержанием дефектов в объеме кристаллов, их природой, структурой, размерами, формой и отражают локальные условия алмазообразования. Очевидно, этим объясняется зависимость диэлектрических свойств алмазов от условий выращивания. Как правило, все исследованные кристаллы алмаза были получены в закалочном режиме охлаждения (~33°С в 1 с) от температуры синтеза. Следовательно, можно полагать, что состав включений и неоднородное распределение компонентов среды кристаллизации в них зафиксированы при закалке.

В то же время нет систематических данных по диэлектрическим свойствам алмаза. алмаз керамика диэлектрик теплопроводность

В этой работе ставится цель ознакомления с имеющейся литературой по данному вопросу, с тем, чтобы определить направление дальнейших работ по диэлектрической проницаемости, общие сведения алмаза, физические свойства которое позволяет узнать внутреннюю структуру и его характеристические данные.