CVD Diamantfolien für thermoelektrische Anwendungen

Dotierung und Variation der Korngröße durch geeignete CVD-Prozessparameter ermöglichen es, Diamantfolien mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften herstellen. Zum einen mikrokristalline Diamantfolien mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit (ca. 2000 W/mK) und keiner elektrischen Leitfähigkeit. Zum anderen Bor-dotierte (p-Leitung) Diamantfolien mit Mikro- oder Nanokorngröße, die elektrische Leitfähigkeiten bis zu 40.000 S/m besitzen und thermische Leitfähigkeiten deutlich unter 100 W/mK. Es konnten bereits Seebeckkoeffizienten von über 350 µV/K gemessen werden. Diese völlig unterschiedlichen Diamantfolien werden zur Verbesserung ihrer thermoelektrischen Eigenschaften weiter entwickelt.

Die n-Leitung von Diamant durch Dotierung mit Metallen wie Titan und Vanadin ist ein weiterer Forschungsschwerpunkt.

• Borchardt R., Fromm T., Haase A., Fecher J., Rosiwal S.:
  World's First Thermoelectric Generator Made of Tailored Carbon Allotropes
  In: Advanced Engineering Materials (2020)
  ISSN: 1438-1656
  DOI: 10.1002/adem.202000108
• Haase A., Peters A., Rosiwal S.:
  Growth and thermoelectric properties of nitrogen-doped diamond/graphite
  In: Diamond and Related Materials 63 (2016), S. 222-226
  ISSN: 0925-9635
  DOI: 10.1016/j.diamond.2015.10.023
• Fecher J., Wormser M., Rosiwal S.:
  Long term oxidation behavior of micro- and nano-crystalline CVD diamond foils
  In: Diamond and Related Materials 61 (2016), S. 41-45
  ISSN: 0925-9635
  DOI: 10.1016/j.diamond.2015.11.009
• Engenhorst M., Fecher J., Notthoff C., Schierning G., Schmechel R., Rosiwal S.:
  Thermoelectric transport properties of boron-doped nanocrystalline diamond foils
  In: Carbon 81 (2015), S. 650-662
  ISSN: 0008-6223
  DOI: 10.1016/j.carbon.2014.10.002
• Sobolewski S., Lodes M., Rosiwal S., Singer R.:
  Surface energy of growth and seeding side of free standing nanocrystalline diamond foils
  In: Surface & Coatings Technology 232 (2013), S. 640-644
  ISSN: 0257-8972
  DOI: 10.1016/j.surfcoat.2013.06.051