The authors investigated thermal conductivity (K) in nanocrystalline diamond (NCD) films on silicon using the 3ω and laser flash techniques. The K temperature dependence has been studied for the undoped and nitrogen-doped NCD films for T=80400K and compared with that in microcrystalline diamond (MCD) films. The effects of phonon scattering from the grain boundaries and film interfaces on thermal conduction have been studied using three different models. For NCD the room temperature K is 0.10.16WcmK and decreases with nitrogen doping. The K temperature dependence in NCD is different from that in MCD films and can be adequately described by the phonon-hopping model.

1.
D. M.
Gruen
,
Annu. Rev. Mater. Sci.
29
,
211
(
1999
).
2.
W. S.
Yang
,
O.
Auciello
,
J. E.
Butler
,
W.
Cai
,
J. A.
Carlisle
,
J. E.
Gerbi
,
D. M.
Gruen
,
T.
Knickerbocker
,
T. L.
Lasseter
,
J. N.
Russell
,
L. M.
Smith
, and
R. J.
Hamers
,
Nat. Mater.
1
,
253
(
2002
).
3.
O. A.
Williams
,
S.
Curat
,
J. E.
Gerbi
,
D. M.
Gruen
, and
R. B.
Jackman
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1680
(
2004
).
4.
T.
Zimmerman
,
M.
Kubovich
,
A.
Denisenko
,
K.
Janioschovsky
,
O. A.
Williams
,
D. M.
Gruen
, and
E.
Kohn
,
Diamond Relat. Mater.
14
,
416
(
2005
).
5.
R.
Berman
,
P. R. W.
Hudson
, and
M.
Martinez
,
J. Phys. C
8
,
L430
(
1975
).
6.
A. V.
Sukhadolau
,
E. V.
Ivakin
,
V. G.
Ralchenko
,
A. V.
Khomich
,
A. V.
Vlasov
, and
A. F.
Popovich
,
Diamond Relat. Mater.
14
,
589
(
2005
).
7.
E.
Woerner
,
C.
Wild
,
W.
Mtiller-Sebert
,
R.
Locher
, and
P.
Koidl
,
Diamond Relat. Mater.
5
,
688
(
1996
).
8.
J. E.
Graebner
,
J. A.
Mucha
,
L.
Seibles
, and
G. W.
Kammlott
,
J. Appl. Phys.
71
,
3143
(
1992
).
9.
D. M.
Gruen
,
S.
Liu
,
A. R.
Krauss
, and
X.
Pan
,
J. Appl. Phys.
75
,
1758
(
1994
).
10.
A.
Vlasov
,
V.
Ralchenko
,
S.
Gordeev
,
D.
Zakharov
,
I.
Vlasov
, and
P.
Belobrov
,
Diamond Relat. Mater.
9
,
1104
(
2000
).
11.
S.
Ahmed
,
R.
Liske
,
T.
Wunderer
,
M.
Leonhardt
,
R.
Ziervogel
,
C.
Fansler
,
T.
Grotjohn
,
J.
Asmussen
, and
T.
Schuelke
,
Diamond Relat. Mater.
15
,
389
(
2006
).
12.
W. L.
Hsu
,
D. M.
Tung
,
E. A.
Fuchs
,
K. F.
McCarty
,
A.
Joshi
, and
R.
Nimmagadda
,
Appl. Phys. Lett.
55
,
2739
(
1989
).
13.
S.
Bhattacharyya
,
O.
Auciello
,
J.
Birrell
,
J. A.
Carlisle
,
L. A.
Curtiss
,
A. N.
Goyette
,
D. M.
Gruen
,
A. R.
Krauss
,
J.
Schlueter
,
A.
Sumant
, and
P.
Zapol
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
1441
(
2001
).
14.
G. Z.
Wang
,
F.
Ye
,
C.
Chang
,
Y.
Liao
, and
R. C.
Fang
,
Diamond Relat. Mater.
9
,
1712
(
2000
).
15.
D. G.
Cahill
,
Rev. Sci. Instrum.
61
,
802
(
1990
).
16.
W. L.
Liu
and
A. A.
Balandin
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
5230
(
2004
);
W. L.
Liu
and
A. A.
Balandin
,
J. Appl. Phys.
97
,
073710
(
2005
);
M.
Shamsa
,
W. L.
Liu
,
A. A.
Balandin
, and
J. L.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
202105
(
2005
).
17.
J.
Zou
,
D.
Kotchetkov
,
A. A.
Balandin
,
D. I.
Florescu
, and
F. H.
Pollak
,
J. Appl. Phys.
92
,
2534
(
2002
);
J.
Zou
,
D.
Kotchetkov
,
A. A.
Balandin
,
D. I.
Florescu
, and
F. H.
Pollak
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
4316
(
2001
).
18.
19.
P. L.
Kapitza
,
J. Phys. (Moscow)
4
,
181
(
1941
).
20.
E. T.
Swartz
and
R. O.
Pohl
,
Appl. Phys. Lett.
51
,
2200
(
1987
).
21.
D. G.
Cahill
and
R. O.
Pohl
,
Solid State Commun.
70
,
927
(
1989
).
22.
L.
Braginsky
,
N.
Lukzen
,
V.
Shklover
, and
H.
Hofmann
,
Phys. Rev. B
66
,
134203
(
2002
).
23.
J.
Birrell
,
J. A.
Carlisle
,
O.
Auciello
,
D. M.
Gruen
, and
J. M.
Gibson
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
2235
(
2002
).
You do not currently have access to this content.