Entegris, Inc. 是一家材料供应商 半导体 和其他高科技产业。Entegris在其 运营中拥有约7,700名员工。它在美国拥有制造、客户服务和/或研究设施, 加拿大, 中国, 德国, 以色列, 日本, 马来西亚, 新加坡, 韩国,并且 Taiwan.公司总部设在 比莱里卡,马萨诸塞州.

该公司希望通过改善几个关键工艺的污染控制来帮助制造商提高产量,包括 光刻法, 湿法蚀刻 和干净, 化学机械平面化, 薄膜沉积、批量化学处理、晶圆和标线处理和运输、以及测试、组装和包装。公司约80%的产品用于半导体行业。


产品
Entegris产品包括:净化工艺气体和流体以及周围环境的过滤产品;分配、控制或运输工艺流体的液体系统和组件;高性能材料和特种气体管理解决方案;保护半导体的晶圆载体和运输箱 晶片 免受污染和破损;以及专用石墨、碳化硅和涂层。

历史发展
该公司成立于1999年,由1966年开始运营的Fluoroware,Inc.和EMPAK,Inc.合并而成。该公司于2000年上市。

2005年8月,Entegris与Mykrolis Corporation合并,Mykrolis Corporation是一家半导体行业的过滤产品供应商。Mykrolis是由 密理博公司 在2000年。

In August 2008, Entegris acquired Poco Graphite, Inc., a 迪凯特 半导体、EDM、玻璃装瓶、生物医学、航空航天和替代能源应用中使用的专用石墨和碳化硅产品供应商。

2014年4月30日,Entegris收购 丹伯里ATMI是一家为半导体行业提供关键材料和材料处理解决方案的上市公司,总部设在美国的ATMI,以11亿美元的交易完成。

2020年12月,Entegris宣布 投资5亿美元,在台湾建造一座 进的设施。该项目预计将在三年内在高雄科学园完成。

2022年7月,Entegris以57亿美元收购了另一家美国半导体化学品公司CMC Materials Inc。此次收购的前身为Cabot Microelectronics Corp,拥有2200名员工。


产品和解决方案包括:
净化气体、流体和周围工厂环境的过滤产品
分配、控制、分析或运输工艺流体的液体系统和组件
安全储存和输送有毒气体的气体输送系统
用于高级节点沉积和清洁的专用化学品

保护半导体晶圆免受污染和破损的晶圆载体和运输箱
提供高纯度表面的特种涂层,可实现耐磨、防腐和光滑
适用于高性能应用的 石墨和碳化硅
用于保护和运输磁盘驱动器组件的运输箱和托盘


石墨
石墨(Graphite),又名黑铅,是碳的一种同素异形体,相对密度为 2.256 g/cm3。石墨不透明且触感油腻,颜色由铁黑到钢铁灰不等,形状可呈晶体状、薄片状、鳞状、条纹状、层状体。石墨的硬度低,化学性质稳定,同酸、碱等药剂不易发生反应,耐高温、抗腐蚀、抗热震、抗辐射、强度大、韧性好、还具有自润滑及导电、导热等物化性能,广泛应用于冶金、机械、电子、 、国防、航天航空等领域。大鳞片石墨具有更加优异的润滑、耐磨、导电导热和抗渗透性能,在高端润滑、密封及大型集成电路领域发挥关键作用。石墨可从石墨矿藏中提取,也可以以石油焦、沥青焦等为原料,经过一系列工序处理而制成。石墨可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨还被用作原子反应堆中的中子减速剂,此外该类材料还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。


简介
名称来源石墨(graphite)一词来源于希腊语中“graphein(记述、描述)“,是由于石墨为典型的层状结构,其层间结合为弱的分子间作用力(范德华引力),很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片,当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯,这就为以石墨为原材料制备石墨烯创造了有利条件。

结构组成
英国贝纳尔(J.D.Bernal)用 X 射线衍射法研究了石墨的结构。他于1924年提出理想石墨的结构,又称贝纳尔结构。碳原子六角网格 层对 层错开六角形对角线的 2/1 而平行叠合,第三层与 层位置重复,成 ABABA.......的序列。在石墨中,碳网层面的这种有规则的叠合方式,层面之间的相互关系,常称为石墨关系。从 层到第三层的 A-A 距离为石墨晶胞的 c向距离,常记为 c0。在常温下,c 0 =0.6708 nm,层间 A-B 的距离为 0.3354 nm 层面上按碳原子点阵划出许多互相连接的等边六边形,其边长为 0.1421nm。
石墨属六方晶系构造,是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相连,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构,即在碳原子面上以SP2杂化轨道电子形成的共价键及Pz轨道电子形成的金属键相连。 在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。 碳原子平面间,其结合是弱的范德瓦尔键(键能17.7 kJ/mol),这种片层结构的特点决定了石墨的一系列特性,同时也为其他物质插入碳原子平面间,从而形成了一类新材料的可能性。
石墨每一网层间的距离为3.35 ?,每层间有微弱的范德华力,同一网层中碳原子的间距为1.42 ?,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的熔点也很高,化学性质也稳定。鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,普遍认为石墨是一种混合晶体。

理化性质
石墨质软,为黑灰色,有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。比表面积范围集中在1-20 m2/g,在隔绝氧气条件下,其熔点在3000 ℃以上,是最耐温的矿物之一。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。此外,它还能导热。自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。值得注意的是,石墨晶体结构中沿不同的晶体学方向,力学性能和某些物理性质呈现出量值上的差异,这一性质称为晶体的各向异性。例如,与晶体层平行的方向电阻率为(2.5~5.0)×10-6Ω·m,与层垂直的方向电阻率为3×10-3Ω·m。 [18] 石墨单晶和石墨微晶都是各向异性的。由石墨微晶组成的多晶体炭素材料不一定是各向异性的。具有石墨微晶面取向或轴取向织构的炭素材料是各向异性的。具有石墨微晶点取向或无序取向织构的炭素材料是各向同性的。
特殊性质
石墨由于其特殊结构,而具有如下独特性质:(1)耐高温性石墨的熔点为3850±50 ℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000 ℃时,石墨强度提高一倍。
(2)导电、导热性石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。石墨
(3)润滑性石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。
(4)化学稳定性石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
(5)可塑性石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。
(6)抗热震性石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。

其他
石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体。 石墨是一种非金属矿物,广泛应用于电子、电器、国防、 、航空航天等领域,如电池、中子还原、人造卫星上的导电结构材料、超级电容器,是21世纪战略性新兴矿产资源。按照结晶粒度划分,天然石墨可分为鳞片石墨、隐晶石墨和块状石墨,其中,鳞片石墨较块状石墨和隐晶石墨应用更为广泛。中国主要侧重于大鳞片石墨矿的开发。值得注意的是,随着大鳞片石墨矿的不断开采和利用,细鳞片石墨矿将会成为未来主要的利用资源。因此,应该注重细鳞片石墨矿的开发与利用,提高石墨资源的利用率。
石墨又可分为天然石墨和人造石墨两大类,天然石墨来自石墨矿藏,天然石墨还可分成鳞片石墨、土状石墨及块状石墨。鳞片石墨是天然晶质石墨,其形似鱼磷状,属六方晶系,呈层状结构,具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能,可应用于制造电刷、石墨电极、石墨坩埚等石墨质产品。土状石墨又称为微晶石墨或隐晶石墨,它的使用价值不及鳞片石墨,价格较低,但其机械强度比鳞片石墨高,在制造电极、炭块、冶金和电池负极方面有较大的发展。 [21]细鳞片石墨矿中通常只含有15%~25%的大鳞片石墨。 [20]天然开采得到的石墨含杂质较多,因而需要选矿,降低其杂质含量后才能使用,天然石墨的主要用途是生产耐火材料、电刷、柔性石墨制品、润滑剂、锂离子电池负极材料等,生产部分炭素制品有时也加入一定数量的天然石墨。 [2]
人造石墨是现代炭素工业的新产物,其原料来源广泛,造成生产出来的人造石墨晶 体的聚集状态是不规则的,是一种相对紊乱堆积的多晶石墨,其具有优良的电学、热学和化学稳定性,适于生产人造石墨电极等各种人造石墨功能性材料产品。 [21]炭质炭素制品,以无烟煤和冶金焦为原料,焙烧后不必石墨化,其热导率较低而电阻率较高,没用润滑性,机械强度也很高。石墨质炭素制品则是以易石墨化的石油焦或沥青焦为原料,产品在焙烧后必须经过石墨化高位处理,其热导率高,电阻率低,灰分很低,良好的润滑性,但机械强度下降。炭素材料具有导热性好、膨胀系数低、化学性能稳定、耐腐蚀耐磨损性能良好等优势,在太阳能储热领域具有重要的应用价值。
广义上看,炭素材料应该包括金刚石、石墨、无定形碳、富勒碳及纳米碳五种碳原子的同素异形体所形成的各类材料。从晶体结构上讲,通常所说的炭素材料都是以石墨微晶为基础构成的,不过在各类炭素材料中,微晶的尺寸和微晶的三围排列的有序程度有相当大的差别。从材料的组成上看,生产炭素材料制品所采用的半石墨化原料或加入部分天然石墨或石墨碎,因而各石墨材料的理化性质(如导电导热性、润滑性、耐化学腐蚀性等)也差异很大。因此将炭素制品按理化性区分为炭质、石墨质和半石墨质 3 类。
人造石墨的种类也很多,如单晶石墨、多晶石墨、热解石墨、高定向热解石墨、聚酰亚胺合成的石墨、石墨纤维等,多数人造石墨制品属于多晶石墨一类。人造石墨中的主要产品是电弧炼钢炉及矿热电炉使用的石墨电极,石墨电极是一种耐高温、耐腐蚀的导电材料。人造石墨在其他许多工业部门也有广泛的用途,如机械工业中电机用电刷、精密铸造模具、电火花加工的模具及耐磨部件,化学工业中的电解槽使用的导电体或耐腐蚀器材,高纯度及高强度人造石墨是核工业部门的反应堆结构材料和用作导弹火箭的部件等。
石墨还可制取散热材料、密封材料、隔热材料、和防辐射材料等,石墨功能材料广泛应用于冶金、化工、机械设备、新能源汽车、核电、电子信息、航空航天和国防等行业。欧盟委员会发布的《对欧盟生死攸关的原料》报告中,将石墨列入14 种紧缺矿产原料。


应用
石墨可用于生产耐火材料、导电材料、耐磨材料、润滑剂、耐高温密封材料、耐腐蚀材料、隔热材料、吸附材料、摩擦材料和防辐射材料等,这些材料广泛应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产业、核工业和国防等。
耐火材料
在钢铁工业,石墨耐火材料用于电弧高炉和氧气转炉的耐火炉衬、钢水包耐火衬等; 石墨耐火材料主要是整体浇铸材料、镁碳砖和铝石墨耐火材料。石墨还用于粉末冶金和金属铸造成膜材料,石墨粉加入到钢水中增加钢的碳含量,使高碳钢具有许多优异性能。
导电材料
在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。
耐磨润滑材料
石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃温度中在很高的滑动速度下,不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和轴承,它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。
耐腐蚀材料
经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,就大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。
高温冶金材料
由于石墨的热膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸 ,表面光洁成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚,区域精炼容器,支架夹具,感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管等元件。
原子能与国防工业
石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀-石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点,稳定,耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个ppm 。特别是其中硼含量应少于0.5 ppm。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。
(1) 石墨还能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4~5克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。
(2) 石墨逐渐取代铜成为EDM电极的 材料。
(25) 石墨深加工产品填加到塑料产品和橡胶产品中,可使塑料制品和橡胶制品不产生静电,许多工业产品需要具有防静电和屏蔽电磁辐射功能,石墨产品兼有这两项功能,石墨在塑料制品、橡胶制品及其它相关工业产品中的应用也会增加。

此外,石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂,是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。它是一种很好的节能环保材料,美国已用它做为汽车电池。随着现代科学技术和工业的发展,石墨的应用领域还在不断拓宽,已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料,在国民经济中具有重要的作用。

引言

— 恩特格里斯 (Entegris) 的 POCO 材料广泛应用于各种高技术工业领域。随着我们人造石墨材料市场份额的不断增长，以及其应用领域日益复杂，市场对石墨性能及其测试方法的技术了解也日益增多。正是基于此，我们编写了这本关于石墨性能和特性的入门指南。

我们为工业界提供石墨产品已有 50 余年。产品包括 APCVD 晶圆托架、电子束坩埚、加热器（小型和大型）、离子注入机部件、LTO 注入管、MOCVD 基座、PECVD 晶圆托盘和圆盘舟、等离子刻蚀电极、石英替换件、密封板、键合夹具和溅射靶材。我们种类繁多的材料以及后处理和加工能力，持续满足半导体加工的严苛要求。

我们拥有超过 50 年的石墨行业测试经验。凭借这些专业知识，我们能够阐述石墨材料性能之间的关系，并解释其测试方法。这些性能也突显了我们材料在行业中的 地位。

本文档旨在向读者介绍石墨的性能，并描述能够对多种人造石墨进行真正比较的测试技术。我们的石墨有多种等级，每种等级都针对特定的应用领域而设计。在半导体行业，我们的石墨等级包括 ZXF-5Q、ACF-10Q、AXF-5Q、AXF-5QC、AXZ-5Q、AXM-5Q 和 HPD。这些材料是我们赖以建立声誉的基石，使我们成为世界 的石墨制造商。

结构

— 定义：碳元素

碳是元素周期表上的第六个元素，
在太阳、恒星、彗星以及大多数行星的大气层中都大量存在。

碳是 4族元素（在旧版元素周期表中为第IVA族），

与硅、锗、锡和铅同属一族。

碳在自然界中分布非常广泛，如图1-1所示。

原子序数
晶体结构
6 12.011
C
碳

图1-1. 元素周期表中的碳

1961年，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）采用同位素¹²C作为原子量的基准。

碳-14 (1?C) 是一种半衰期为 5730 年的同位素，用于测定木材、考古标本等材料的年代。

碳-13 (13C) 特别适用于同位素标记研究，

因为它不具有放射性，但其自旋为 I = 1/2，因此是良好的核磁共振 (NMR) 核。

碳的价电子层（外层）有四个电子。碳的电子排布为 1s2 2s2 2p2。由于该能层最多可容纳八个电子，

每个碳原子最多可以与四个不同的原子共享电子。这种电子排布赋予了碳独特的性质（表 1-1）。

碳可以与其他元素以及自身结合。

这使得碳能够形成许多不同大小和形状的化合物。

碳以二氧化碳的形式存在于大气中，

并溶解于所有天然水体中。它是岩石的组成部分，

以碳酸钙（石灰石）、碳酸镁和碳酸铁的形式存在。煤、石油和天然气主要由

碳氢化合物构成。碳元素的独特之处在于，

它可以形成种类繁多的化合物。有机化学是研究碳及其化合物的学科。

表1-1。碳元素的性质

名称
符号
碳
C
原子序数
6
原子质量
12.0107 amu

熔点
沸点
3500.0°C
3773.15 K
6332.0°F
4827.0°C
5100.15 K
8720.6°F

质子数/电子数
6
4
原子量
常见氧化态

中子数
6, 7, 8

分类
非金属

晶体结构
六方立方晶系

293 K 时的密度

石墨 – 2.26 g/cm3
金刚石 – 3.53 g/cm3

颜色
黑色、灰色

人造石墨的历史始于

19 世纪末，当时碳的生产蓬勃发展

技术。电阻炉用于制造合成石墨，这促成了20世纪初人造碳的开发，而近年来，又催生了各种高性能材料，例如碳纤维和碳纳米管（图1-2）。

碳的形式
碳在自然界中以三种同素异形体的形式存在：无定形碳、石墨和金刚石。

最近，人们发现了第四种碳形式——巴克敏斯特富勒烯（C60）。这种新型碳形式如今引起了研究实验室的极大兴趣。在过去的几年里，研究主要集中在石墨烯及其衍生物上，它们有可能给半导体/电子行业带来根本性的变革。

碳本身可以形成我们熟悉的物质——石墨和金刚石。两者都是……
仅由碳原子构成。

石墨非常柔软且光滑，而金刚石是
人类已知最坚硬的物质之一。碳，
以微观金刚石的形式，存在于一些陨石中。

天然金刚石存在于古老的火山“管道”中，
例如南非发现的那些。如果石墨和
金刚石都仅由碳原子构成，是什么赋予了它们
不同的性质？答案在于
碳原子彼此形成化学键的方式。

工业应用 | Entegris公司

3
石墨的性质和特性

1880年以前

灯黑（书写用）

木炭（火药、医药、除臭剂）

天然石墨（书写材料）

1880-1940年

活性炭

炭黑

煤焦（煤焦油沥青）

延迟焦化

合成石墨和金刚石

1940-2013年

碳纤维（PAN）

碳纤维（沥青基）

碳纤维（微孔）

碳/树脂复合材料

碳/碳复合材料

特种活性炭
碳作为催化剂载体
碳晶须/碳丝

假体
插层化合物

石墨/氧化物耐火材料

热解碳

玻璃碳

介孔碳微珠

金刚石薄膜
类金刚石薄膜
弹性体碳

富勒烯

纳米管

纳米棒
石墨烯

图 1-2. 碳材料的生长1

1.54 ?

109°

3.58 ?

图 1-3. 金刚石的晶体结构

晶体内部和晶体之间的作用力决定了

这两种晶体形态性质的巨大差异。

金刚石的晶体结构为面心立方结构，

如图 1-3 所示。原子间距为 1.54 ?，

每个碳原子以共价键与另外四个碳原子相连，

形成四面体结构。

该原子间距接近脂肪烃中的原子间距，

这与石墨和芳香烃中较小的碳-碳距离 1.42 ?（苯中为 1.39 ?）形成对比。

这种三维各向同性结构

解释了金刚石极高的硬度。

700
600
500
400
压力（千大气压）

300
200
100

固态
III
金刚石
金刚石和

亚稳态

石墨

液态
石墨

石墨和

亚稳态金刚石
0
0
1000

2000

图 1-4. 碳相图

3000
T，K

4000

5000

4
工业应用 | Entegris 公司

石墨的性质和特性

从热力学角度来看，大气压下的石墨是
更稳定的碳形式。金刚石在
1500°C (2732°F) 以上会转化为石墨，如图 1-4 所示。

A

B
A
c
6.70 ?

d
3.35 ?

a
1.42 ?

图 1-5. 石墨的晶体结构

2.46 ?

石墨的结构由一系列平行于基面的六方晶格碳原子层组成。理想的石墨结构如图 1-5 所示。

在这个稳定的六方晶格中，层内原子间距 a 为 1.42 ?，层间原子间距 d 为 3.35 ?。晶体密度为 2.266 g/cm3，而金刚石的密度为 3.53 g/cm3。在石墨结构（sp2 杂化）中，碳原子的四个价电子中只有三个与相邻的碳原子形成规则的共价键（σ 键）。第四个电子或π电子在价键结构之间发生共振。层间存在强大的化学键合力，但层间键合能仅为层内键合能的约2%（150-170 kcal/[克原子] vs. 1.3-4 kcal/[克原子]）。这些较弱的层间键通常被解释为范德华力的结果。

然而，Spain2 指出，π轨道（具有pz构型）而非范德华力才是相邻层间键合的正确来源。通常，π能带重叠约40 meV，形成三维石墨网络，其中层平面以ABAB序列堆叠，如图1-5所示。西班牙在其关于石墨电子结构和输运性质的讨论中得出结论：

给定平面上相邻原子π轨道的重叠也构成了电子键网络，

正是这种网络赋予了石墨高电子迁移率。

这似乎更为正确，因为范德华力是偶极矩的结果，

而偶极矩无法解释高迁移率。

因此，层间弱相互作用力

解释了石墨材料沿平面断裂的倾向，

(b)间隙化合物的形成，以及(c)石墨的润滑性、压缩性以及

许多其他性质。

如前所述，六方石墨的

结构中，层堆叠顺序为ABAB，因此

相邻平面上的原子是同心的，如图1-5所示。

研究表明，天然石墨含有17%至22%的菱面体结构，其堆叠顺序为ABCABC。在“人工”或“合成”石墨中，在初始状态下，最多只能找到几个百分点的菱面体结构。然而，诸如研磨之类的变形过程会显著增加原本为六方结构的石墨中菱面体结构的比例。

A
形貌碳也称为非石墨碳。用X射线衍射分析时，这些材料在正常散射角处仅显示弥散的衍射峰。这归因于层状结构中各层在层间平面内的随机平移和旋转。这种无序状态被称为紊乱层状结构。一些非石墨碳在加热至1700°C至3000°C（3092°F至5432°F）时会转变为石墨。

有些在3000°C（5432°F）以上仍保持非石墨状态。

到目前为止，讨论主要集中在石墨的晶体结构上。从更宏观的层面来看，在光学显微镜下以100倍、200倍和500倍放大倍率进行常规观察，可以揭示石墨的孔隙率、颗粒或晶粒尺寸以及通常所说的整体微观结构。AXF-5Q石墨与传统石墨的显微照片对比显示，在100倍放大倍率（图1-6）和500倍放大倍率（图1-7）下观察时，二者存在一些显著差异。从这些照片可以看出，石墨的微观结构确实存在巨大差异。这些差异与原材料和加工参数直接相关。

如图所示，深色或黑色区域代表孔隙，而较浅的区域代表石墨基体。正是这种由较小的颗粒通过化学或机械方式结合在一起的基质，构成了层层堆叠的晶体。这在扫描电子显微镜（SEM）图像中更容易观察到。