金剛石有望成為終極半導(dǎo)體材料

近日，日本佐賀大學(xué)教授嘉數(shù)教授與精密零部件制造商日本Orbray合作開發(fā)出了用金剛石制成的功率半導(dǎo)體，并以1平方厘米875兆瓦（87.5萬千瓦）的功率運行。

該功率半導(dǎo)體在已有的金剛石半導(dǎo)體中，輸出功率值為全球最高，在所有半導(dǎo)體中也僅次于氮化鎵產(chǎn)品的約2090兆瓦。

與作為新一代功率半導(dǎo)體的碳化硅(SiC)產(chǎn)品和氮化鎵(GaN)產(chǎn)品相比，金剛石半導(dǎo)體耐高電壓等性能更出色，電力損耗被認為可減少到硅制產(chǎn)品的五萬分之一，同時耐熱性和抗輻射性也很強，因而被稱為終極功率半導(dǎo)體”。

金剛石帶隙寬度高達5.5eV，遠超氮化鎵、碳化硅等材料，載流子遷移率也是硅材料的3倍，在室溫下本征載流子濃度極低，且具備優(yōu)異的耐高溫屬性。 ? 當前，金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，全球各國都在加緊金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域的研制工作，其中日本已成功研發(fā)超高純2英寸金剛石晶圓量產(chǎn)方法，其存儲能力相當于10億張藍光光盤（約為2500萬TB）。 ? ?

全球天然金剛石年產(chǎn)量約為1.5億克拉，而人造金剛石產(chǎn)量則超過200億克拉，其中95%產(chǎn)量來自于中國大陸。

編輯：黃飛

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氮化鎵(114708) 氮化鎵(114708)
金剛石(9242) 金剛石(9242)
功率半導(dǎo)體(42383) 功率半導(dǎo)體(42383)
碳化硅(47293) 碳化硅(47293)

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50 多年來，采用高壓高溫技術(shù)（HPHT）制造的合成金剛石廣泛應(yīng)用于研磨應(yīng)用，充分發(fā)揮了金剛石極高硬度和極強耐磨性的特性。在過去20年中，基于化學(xué)氣相沉積（CVD）的新金剛石生成方法已投入商業(yè)化應(yīng)用，這樣就使得以較低成本生成單晶和多晶金剛石。

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嫦娥五號返回地球時，進入大氣層后高速摩擦將使探測器表面溫度高達3000℃以上，而這樣的溫度下幾乎連金剛石都會熔化，那么——嫦娥五號任務(wù)是我國探月工程“繞、落、回”三步走的收官之戰(zhàn)，如果把整個任務(wù)比作一場接力跑，那么嫦娥五號返回地球就是最后的一棒。

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金剛石單晶重大突破：從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu)

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金剛石芯片關(guān)鍵技術(shù)獲得突破：從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu),金剛石,芯片,碳化硅,半導(dǎo)體,納米

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2022-08-08 11:35:18

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金剛石晶格約束下二維固態(tài)氦盤的晶體結(jié)構(gòu)介紹

金剛石憑借其具有超寬帶隙（~5.5eV）、低介電常數(shù)、高載流子遷移率以及極高的擊穿強度以及耐腐蝕性等優(yōu)異的性能，有望成為下一代微電子和光電器件的理想材料，也被譽為電子材料的“珠穆拉瑪峰”。但一直以來，由于金剛石固有的超高硬度和晶格的特性，使其摻雜極為困難。

2022-10-20 15:55:02

860

金剛石半導(dǎo)體材料距離進入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈還需要多久？

隨著硅基電子器件逐漸接近其理論極限值，近年來對寬禁帶、超寬禁帶半導(dǎo)體材料的研究成為國際競爭的新熱點。氮化鎵、碳化硅和氧化鋅等都是寬帶隙半導(dǎo)體材料，因為它的禁帶寬度都在3個電子伏以上，在室溫下不可能將價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶。

2022-12-01 16:15:10

647

我國科學(xué)家首次成功制備可用于鋰電池的金剛石納米線

金剛石納米線是一類具有類金剛石成鍵方式的一維碳材料。該材料結(jié)合了金剛石結(jié)構(gòu)的高強度及聚合物的柔韌性特點，在高熱導(dǎo)材料、儲能裝置等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

2022-12-02 10:22:42

442

半導(dǎo)體金剛石有什么不同每種金剛石都能造芯嗎？

不是每種金剛石都能造芯** 金剛石生長主要分為HTHP法（高溫高壓法）和CVD法（化學(xué)氣相沉積法），二者生長方法側(cè)重在不同應(yīng)用，未來相當長時間內(nèi)，二者會呈現(xiàn)出互補的關(guān)系。對半導(dǎo)體來說，CVD法是金剛石薄膜的主要制備方法，而HPHT金剛石單晶也會在CVD合成法中充當襯底主要來源。

2023-02-02 16:50:16

1984

什么是金剛石？

金剛石是碳元素（C）的單質(zhì)同素異構(gòu)體之一，為面心立方結(jié)構(gòu)，每個碳原子都以sp雜化軌道與另外4個碳原子形成σ型共價鍵，C—C鍵長為0.154nm，鍵能為711kJ/mol，構(gòu)成正四面體，是典型的原子晶體

2023-02-02 16:53:47

1983

金剛石能力很強但為何鮮見應(yīng)用？

目前來說，金剛石在半導(dǎo)體中既可以充當襯底，也可以充當外延（在切、磨、拋等加工后的單晶襯底上生長一層新單晶的過程），單晶和多晶也均有不同用途。在CVD生長技術(shù)、馬賽克拼接技術(shù)、同質(zhì)外延生長技術(shù)

2023-02-02 16:58:14

781

金剛石半導(dǎo)體前景

半導(dǎo)體材料基于這些優(yōu)勢，寬禁帶半導(dǎo)體尤其是金剛石在高頻高壓條件下具有廣泛且不可替代的應(yīng)用優(yōu)勢和前景。隨著大尺寸、高質(zhì)量以及大范圍、高靈活度的金剛石沉積技術(shù)的逐步開發(fā)，有望使大規(guī)模集成電路和高速集成電路的發(fā)展進入一

2023-02-07 14:13:16

1827

金剛石的應(yīng)用領(lǐng)域及性能

金剛石是碳元素（C）的單質(zhì)同素異構(gòu)體之一，為面心立方結(jié)構(gòu)，每個碳原子都以sp雜化軌道與另外4個碳原子形成σ型共價鍵，C—C鍵長為0.154nm，鍵能為711kJ/mol，構(gòu)成正四面體，是典型的原子晶體，集超硬、耐磨、熱傳導(dǎo)、抗輻射、抗強酸強堿腐蝕、可變形態(tài)（單晶/多晶）等諸多優(yōu)異性能于一身。

2023-02-09 17:41:36

2406

金剛石半導(dǎo)體應(yīng)用與優(yōu)缺點

金剛石半導(dǎo)體是指將人造金剛石用作半導(dǎo)體材料的技術(shù)和產(chǎn)物。由于金剛石具有極高的熱導(dǎo)率、電絕緣性、硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，因此金剛石半導(dǎo)體可以用于制造高功率、高頻率和高溫環(huán)境下工作的電子器件，例如微波器件、功率放大器和高速晶體管等。

2023-02-14 14:04:22

4354

金剛石半導(dǎo)體的特點金剛石半導(dǎo)體的應(yīng)用市場

　　金剛石半導(dǎo)體是一種由金剛石構(gòu)成的半導(dǎo)體材料，它具有較高的熱穩(wěn)定性、較高的電磁屏蔽性能和較高的耐腐蝕性，可以用于制造電子器件，如晶體管等。

2023-02-16 16:03:37

2118

下一代高頻高功率電子器件——金剛石半導(dǎo)體

金剛石是一種“終極材料”，在硬度、聲速、熱導(dǎo)率、楊氏模量等方面具有所有材料中最好的物理性能；其他性能包括從紫外線到紅外線的寬波長光譜的透射率、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及可控的電阻和導(dǎo)電性。這些特性使金剛石可用于各種應(yīng)用，如散熱器、加工工具、光學(xué)元件、音頻元件和半導(dǎo)體。

2023-05-23 12:41:38

1298

“金剛石半導(dǎo)體”中隱藏的可能性

金剛石半導(dǎo)體具有優(yōu)異的特性，作為功率器件材料備受期待。

2023-06-05 18:17:27

1438

金剛石半導(dǎo)體，全球首創(chuàng)

與傳統(tǒng)上用于半導(dǎo)體的硅和其他材料相比，金剛石可以承受更高的電壓，可以以更高的速度和頻率運行，并且可以用于外層空間等高輻射環(huán)境。金剛石半導(dǎo)體作為下一代功率半導(dǎo)體的發(fā)展勢頭強勁。

2023-06-12 15:17:51

1253

人造金剛石磨料的劃切機理

前言切割刀片是由人造金剛石顆粒和結(jié)合劑組成，在劃片設(shè)備空氣主軸高速旋轉(zhuǎn)下，針對某些材料進行切斷、開槽等加工，具有精度高、穩(wěn)定性好、效率高等特點。人造金剛石顆粒帶有單獨磨削能力，是起主要切削作用的磨料

2021-11-15 18:32:07

376

人民日報頭版頭條@金剛石量子計算教學(xué)機

《人民日報》頭版頭條刊發(fā)文章《科學(xué)裝置陸續(xù)開建新興產(chǎn)業(yè)培育壯大合肥科技創(chuàng)新動力足》報道合肥市推動科技創(chuàng)新的做法和成就，其中的“首臺金剛石量子計算教學(xué)儀器”正是由國儀量子自主研發(fā)的金剛石量子計算教學(xué)

2022-07-21 15:20:13

525

金剛石薄膜熱導(dǎo)率測量的難點和TDTR解決方案

金剛石從4000年前，印度首次開采以來，金剛石就在人類歷史上一直扮演著比其他材料引人注意的角色。幾個世紀以來，誠勿論加之其因稀缺而作為財富和聲望象征屬性。單就一系列非凡的物理特性，例如：已知最硬

2022-08-04 11:49:03

799

制造等離子納米金剛石

近日，Nano Letters（《納米快報》）在線發(fā)表武漢大學(xué)高等研究院梁樂課題組和約翰霍普金斯大學(xué)Ishan Barman課題組關(guān)于高效構(gòu)建等離子增強NV色心的納米器件研究進展，他們利用自下向上的DNA自組裝方法開發(fā)了一種混合型獨立式等離子體納米金剛石

2023-06-26 17:04:52

396

基于金剛石優(yōu)異內(nèi)在特性的光子學(xué)應(yīng)用

? 人造鉆石生產(chǎn)的進步，使新的光子學(xué)技術(shù)成為了可能，但這些新技術(shù)在服務(wù)量子應(yīng)用方面仍然存在許多挑戰(zhàn)。過去十余年中，受到一系列關(guān)鍵技術(shù)趨勢和市場需求的推動，許多利用金剛石特殊物理特性的商用、新興光子

2023-06-28 11:03:25

367

異質(zhì)外延單晶金剛石及其相關(guān)電子器件的研究進展

金剛石異質(zhì)外延已發(fā)展 30 年有余,而基于 Ir 襯底的大面積、高質(zhì)量的異質(zhì)外延單晶金剛石已取得較大進展。本文主要從關(guān)于異質(zhì)外延單晶金剛石及其電子器件兩個方面對異質(zhì)外延單晶金剛石的發(fā)展進行了闡述。

2023-07-12 15:22:23

845

金剛石大尺寸晶圓屢創(chuàng)紀錄加速我國半導(dǎo)體行業(yè)“彎道超車”

金剛石、氧化鎵、氮化鋁等具有更寬的禁帶寬度，被稱為超寬禁帶半導(dǎo)體，未來有可能用來制造具有更低電阻、更高工作功率、更高耐溫能力的功率器件，因此研發(fā)熱度一直不減。

2023-07-19 09:56:09

1006

金剛石基GaN問世化合物半導(dǎo)體行業(yè)進入第三波材料技術(shù)浪潮

材料往往因特定優(yōu)勢而聞名。金剛石正因為在室溫下具有最高的熱導(dǎo)率(2000W/m.K)，兼具帶隙寬、擊穿場強高、載流子遷移率高、耐高溫、抗酸堿、抗腐蝕、抗輻照等優(yōu)越性能，而在高功率、高頻、高溫領(lǐng)域有至關(guān)重要的應(yīng)用。金剛石，已被認為是目前最有發(fā)展前途的寬禁帶半導(dǎo)體材料之一。

2023-07-19 10:29:54

456

表面終端金剛石場效應(yīng)晶體管的研究

金剛石不僅具有包括最高的硬度、極高的熱導(dǎo)率、達5.5eV的寬帶隙、極高的擊穿電場和高固有載流子遷移率等多種卓越性質(zhì)

2023-07-25 09:30:44

671

從碳到能源：納米金剛石如何增強能量儲存？

在材料科學(xué)領(lǐng)域，金剛石因其絢麗的外形和卓越的物理特性而長期占據(jù)主導(dǎo)地位。它們無與倫比的硬度和導(dǎo)熱性，加上優(yōu)異的電絕緣性能，開辟了眾多工業(yè)應(yīng)用。

2023-07-26 10:15:09

584

新型金剛石半導(dǎo)體

基于業(yè)界長期的研發(fā)活動，如今金剛石半導(dǎo)體已經(jīng)開始逐步邁向?qū)嵱没５嬲占巴茝V金剛石半導(dǎo)體的應(yīng)用，依然需要花費很長的時間，不過已經(jīng)有報道指出，最快在數(shù)年內(nèi)，將會出現(xiàn)金剛石材質(zhì)的半導(dǎo)體試用樣品。業(yè)界對金剛石半導(dǎo)體的關(guān)注程度越高，越易于匯集優(yōu)勢資源、加速研發(fā)速度。

2023-07-31 14:34:08

819

新型激光技術(shù)讓金剛石半導(dǎo)體又近了一步

金剛石對于半導(dǎo)體行業(yè)來說是一種很有前景的材料，但將其切成薄片具有挑戰(zhàn)性。

2023-08-02 11:07:16

866

金剛石基光電探測及激光器應(yīng)用研究

金剛石具有優(yōu)良的光學(xué)性能，高質(zhì)量 CVD 金剛石薄膜具有十分優(yōu)良的光學(xué)性能，除 3~6 μm 范圍內(nèi)的雙聲子區(qū)域存在晶格振動而產(chǎn)生的本征吸收峰外，在室溫下，從紫外至遠紅外甚至微波段，都有很高的透過性，理論透過率高達71.6%。

2023-08-03 10:51:43

276

蔡司掃描電鏡下金剛石形貌

金剛石礦物的晶體結(jié)構(gòu)屬于等軸晶系同極鍵四面體結(jié)構(gòu)。碳原子位于四面體的角部和中心，具有高度的對稱性。晶胞中的碳原子以同極鍵連接，距離為154pm。。常見的晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體

2023-08-04 11:50:01

458

新一代超高熱導(dǎo)半導(dǎo)體封裝基板——金剛石

關(guān)鍵詞：金剛石，半導(dǎo)體封裝，散熱材料，高端國產(chǎn)材料引言：基板是裸芯片封裝中熱傳導(dǎo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，高密度組裝、小型化特性愈發(fā)明顯，組件熱流密度越來越大，對新型基板材料的要求越來越高

2023-07-31 22:44:31

3887

半導(dǎo)體用大尺寸單晶金剛石襯底制備及加工

金剛石是由單一碳原子組成的具有四面體結(jié)構(gòu)的原子晶體，屬于典型的面心立方(FCC)晶體，空間點群為 oh7-Fd3m。每個碳原子以 sp3雜化的方式與其周圍的 4 個碳原子相連接，碳原子密度 1.77

2023-08-08 11:19:31

2539

激光功率對金剛石缺陷產(chǎn)生的原因及反應(yīng)機理簡析

具有通孔結(jié)構(gòu)的金剛石在高精度引線成型及高功率微波器件散熱領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。

2023-08-12 14:49:18

1205

單晶金剛石中的低損耗毫米波導(dǎo)和光柵耦合器

單晶金剛石中的低損耗毫米波導(dǎo)和光柵耦合器

2023-08-21 15:55:20

299

鄒廣田院士：金剛石不僅能用作半導(dǎo)體，未來應(yīng)用領(lǐng)域更廣

“此前，由于其較高的硬度和力學(xué)特性，金剛石也被譽為‘工業(yè)牙齒’，被廣泛用于地質(zhì)鉆探，非鐵金屬及合金、硬質(zhì)合金、石墨、塑料橡膠、陶瓷和木材等材料的切削加工等領(lǐng)域，也是石油天然氣鉆井、切割鉆頭上的核心部件?！编u廣田表示。

2023-09-21 17:29:43

788

把金剛石用作封裝材料

×10-6/℃。它不僅在半導(dǎo)體、光學(xué)方面表現(xiàn)搶眼，還有很多其他優(yōu)秀的特性。雖然金剛石本身并不適合用來制作封裝材料，而且成本也較高，但它的熱導(dǎo)率可是比其他陶瓷基板材料高出幾十甚至上百倍！這也讓很多大公司都爭先恐后地投入研究。

2023-09-22 17:00:49

331

全球首個100mm的金剛石晶圓

該公司使用一種稱為異質(zhì)外延的工藝來沉積碳原子，并在可擴展的基底上制造單晶金剛石。以前已經(jīng)生產(chǎn)過金剛石晶片，但它是基于壓縮金剛石粉末，缺乏單晶金剛石的特性。

2023-11-08 16:07:13

450

全球首個100毫米的單晶金剛石晶圓研發(fā)成功

運用異質(zhì)外延工藝，Diamond Foundry以可擴展的基底制造單晶金剛石，這是一項前所未有的技術(shù)突破。過去已有技術(shù)用于生產(chǎn)金剛石晶片，但這些晶片基于壓縮金剛石粉末制備，缺乏單晶金剛石的特性。

2023-11-10 16:04:03

857

精于“鉆”研 | 3D掃描儀助力石油鉆井金剛石鉆頭質(zhì)量檢測！

背景客戶是成都迪普金剛石鉆頭有限責(zé)任公司，這是一家專門從事各類金剛石鉆頭設(shè)計、制造、銷售和技術(shù)服務(wù)的公司。生產(chǎn)各種型號規(guī)格的金剛石全面鉆井、取芯及特殊應(yīng)用的鉆頭，并廣泛應(yīng)用于各油田的全面鉆井、定向鉆井、水平鉆井、

2023-11-17 17:04:20

234

探索高功率器件材料：金剛石

提高電動車的能源效率意味著需要減少能源消耗，但這不應(yīng)以需要大量能源且污染重的生產(chǎn)過程為代價。Driche 首席技術(shù)官稱，"制備金剛石晶圓的過程比制備SiC晶圓造成的二氧化碳排放少到20

2023-11-21 15:34:38

288

電子封裝高散熱銅/金剛石熱沉材料電鍍技術(shù)研究

摘要：隨著半導(dǎo)體封裝載板集成度的提升，其持續(xù)增加的功率密度導(dǎo)致設(shè)備的散熱問題日益嚴重。金剛石-銅復(fù)合材料因其具有高導(dǎo)熱、低膨脹等優(yōu)異性能，成為滿足功率半導(dǎo)體、超算芯片等電子封裝器件散熱需求的重要候選材料

2023-12-04 08:10:06

430

金剛石表面改性技術(shù)研究概況

表面改性技術(shù)可有效改善金剛石與基體材料間的結(jié)合狀態(tài)，解決其表面惰性強、難潤濕、界面熱阻大、熱導(dǎo)率小，以及超細顆粒比表面能大、易團聚等問題。

2023-12-21 15:36:01

226

增強GaN/3C-SiC/金剛石結(jié)構(gòu)的散熱性能以適應(yīng)實際器件應(yīng)用

熱管理在當代電子系統(tǒng)中至關(guān)重要，而金剛石與半導(dǎo)體的集成提供了最有前途的改善散熱的解決方案。

2023-12-24 10:03:43

547

金剛石晶體的不同類型及應(yīng)用梳理

金剛石是我們都非常熟悉的超硬材料，人造金剛石晶體有多種不同的類型，大致可分為單形和聚形，每種類型都具有不同的特性和應(yīng)用。本文梳理了金剛石晶體的不同類型及應(yīng)用。

2024-01-02 15:47:27

428

CVD金剛石在機械密封領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，金剛石在許多領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。其中，化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石由于其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，尤其在機械密封領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。

2024-01-04 10:17:39

262

西安交大成功批量制備2英寸自支撐單晶金剛石外延襯底?

金剛石半導(dǎo)體因其超寬帶許、高壓、高載流子飽和漂移速度和優(yōu)良的熱導(dǎo)率而被青睞，尤其是其卓越的器件品質(zhì)因子，使之成為制備耐高溫、高頻、大功率和抗輻射電子產(chǎn)品的理想襯底，有效解決了“自熱效應(yīng)”和“雪崩擊穿”等關(guān)鍵問題。在5G/6G通信、微波/毫米波集成電路、探測與傳感等領(lǐng)域有著不可替代的應(yīng)用前景。

2024-01-18 14:10:12

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