众所周知，金刚石是目前工业化生产的最硬材料，人们通常利用其硬度特性，将其广泛地用作加工、研磨材料。同时，金刚石还是自然界中热导率最高的物质，其常温下的热导率可达2000 W/(m*K)以上，是铜和银的4~5倍。现代大功率电子和光电器件（5G应用，高速运算或高功率半导体芯片），在极小面积内产生大量的热。为了快速散热，就需要一些高导热材料制成的散热片/散热涂层布置在发热端。金刚石在很宽的温度范围内拥有极高热导率，且热膨胀系数极低，室温下绝缘，因此成为热管理材料的理想选择。

金刚石作为热管理材料使用时，导热系数的准确测试尤为重要。通常采用闪射法测量金刚石材料的热扩散系数，然后计算得到被测样品的导热系数。客观上讲，金刚石的超高导热特性以及极高的光学透过率为准确测试金刚石的导热性能增加了难度。因此测试参数的选择以及相关测试技巧变得十分关键。本文将重点介绍耐驰LFA 467/717测试金刚石导热系数时的测试参数选择方法。

1. 脉冲能量

图1是一厚度为2.69 mm的单晶金刚石样品的热扩散系数、比热与导热系数的结果。可知，金刚石的热扩散系数与导热系数受温度变化影响很大。例如，样品在25℃下的热扩散系数在1130 mm2/s左右，当温度升高至100℃时，热扩散系数迅速下降至580 mm2/s左右，即降低了接近50%；当温度进一步升高至300℃，的热扩散系数降低至210 mm2/s，即降低了超过80%。又如， 25℃和30℃下，虽然测试温度仅有5℃间隔，金刚石样品的热扩散系数都会有明显差异。因此测试时应尽量选择小的光脉冲能量，避免样品受到光脉冲照射时引起明显温升，最终得到更准确的结果。

脉冲能量取决于两个测试参数：灯电压和脉冲宽度。灯电压一般固定，脉冲宽度调整的范围较宽。脉冲宽度过大，一方面会过于“加热”样品，导致样品的局部温升明显（如几摄氏度），那实测温度就会明显高于待测目标温度（恒温温度），最终测得的金刚石样品的热扩散系数就会偏低；另一方面，脉冲宽度过大也会导致脉冲曲线与样品上表面的温升曲线叠加严重，这会显著干扰半升温时间的计算，从而影响热扩散系数结果的准确度。

图1 单晶金刚石样品垂直方向的导热测试。样品厚度：2.69 mm

LFA 467/717 的脉冲宽度可在10-1500us宽范围内可调，同时搭配采集频率高达2 MHz的红外检测器，为金刚石样品的热扩散系数与导热系数的准确测试提供了保证。通常对于厚度小于4 mm的单晶金刚石，脉冲宽度建议小于50 us。

2. 拟合模型选择

金刚石具有极高的光学透过率，常规表面喷碳后依然可能透光。样品出现透光时，光脉冲照射到样品下表面后，热量会以固体热传导与辐射传热两种方式向上表面传递，会立刻导致样品上表面温度升高。反映在温升曲线上，就会看到脉冲闪光的瞬间出现阶跃式温升，如图2所示。传统模型不能精确拟合这一初始温升，透明模型则针对这一因素做了额外的修正，可以更好地对温升信号进行拟合，减弱辐射热交换的因素。图3为该金刚石样品在25℃下的温升曲线，可以看到实测温升曲线（蓝色）与透明模型拟合出的温升曲线（红色）匹配理想。因此，测试金刚石样品时，建议根据温升曲线的拟合情况选择标准模型还是透明模型。

图2 透明样品的温升曲线在脉冲闪射的瞬间出现阶跃式温升。

图3 单晶金刚石样品的温升曲线。样品厚度：2.69 mm，温度：25℃

LFA作为一种非接触式的导热测量方法，非常适用于金刚石这类高导热材料的导热性能测试。考虑到金刚石的温度敏感特性以及透光特点，LFA测试时，建议优先选择小脉冲宽度（如50 us及以下），同时根据温升曲线的拟合情况，选择合适的计算模型（如透明模型）。

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