金剛石為何能用來做半導(dǎo)體？
近日，中國(guó)科學(xué)院院士、超硬材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任鄒廣田院士在金剛石產(chǎn)業(yè)大會(huì)上分享時(shí)表示，金剛石是集優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)等特性于一身的超寬禁帶半導(dǎo)體，甚至被一些學(xué)者譽(yù)為“終極半導(dǎo)體材料”、“終極室溫量子材料”。
“除了禁帶寬度大，金剛石還具有熱導(dǎo)率高、空穴遷移率高、絕緣強(qiáng)度高和介電常數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。”鄒廣田舉例介紹，熱導(dǎo)率高不僅有利于制作高功率放大器，如果以金剛石做芯片，其熱導(dǎo)率也可以有效緩解手機(jī)使用過程中容易發(fā)熱的問題。公開資料顯示，今年年初，使用金剛石的電力控制用半導(dǎo)體開發(fā)取得新進(jìn)展。日本佐賀大學(xué)嘉數(shù)誠(chéng)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875兆瓦的電力運(yùn)行。
“此前，由于其較高的硬度和力學(xué)特性，金剛石也被譽(yù)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。”鄒廣田表示。
談及行業(yè)發(fā)展，鄒廣田表示，目前我國(guó)正在向超硬材料強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，并逐步進(jìn)入超硬向多功能發(fā)展的轉(zhuǎn)型時(shí)期。鄒廣田建議，一是金剛石產(chǎn)業(yè)要向高端原料和制品發(fā)展，大力提高產(chǎn)品品質(zhì)，并打造一批國(guó)際品牌；二是向應(yīng)用廣度發(fā)展，要在耐磨產(chǎn)品領(lǐng)域替代碳化硅和剛玉等普通磨料，在超硬產(chǎn)品領(lǐng)域替代硬質(zhì)合金；三是向納米尺寸發(fā)展，要著力發(fā)展制造、提純、表面修飾等技術(shù)，開發(fā)新應(yīng)用領(lǐng)域，特別是生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。
在鄒廣田看來，納米尺寸金剛石未來應(yīng)用領(lǐng)域之廣，不亞于現(xiàn)有傳統(tǒng)超硬材料。“在新應(yīng)用方面，相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)可以向?qū)捊麕О雽?dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展，解決卡脖子技術(shù)難關(guān)。”鄒廣田表示，而這也需要進(jìn)一步加強(qiáng)研制新型CVD設(shè)備，為大尺寸、高品質(zhì)金剛石晶圓制備和后硅時(shí)代電子學(xué)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
鄒廣田還建議加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，從源頭上實(shí)現(xiàn)0到1的突破，創(chuàng)造更多新型超硬多功能材料，包括研究金剛石生長(zhǎng)機(jī)理、新型催化劑和原材料、金剛石生長(zhǎng)的詳細(xì)溫壓相圖、不同樣貌金剛石的可控設(shè)備、3D打印金剛石制品新技術(shù)等領(lǐng)域，為我國(guó)金剛石產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供技術(shù)支撐。
湖南新鋒科技有限公司成立于2019年3月，總部位于湖南長(zhǎng)沙，技術(shù)源起為中南大學(xué)功能薄膜與氣相沉積技術(shù)研究室（1999年成立，致力于光電聲熱力新型功能材料開發(fā)20余年），以摻硼金剛石半導(dǎo)體功能材料研發(fā)和生產(chǎn)為起點(diǎn)，主要通過氣相沉積技術(shù)從事半導(dǎo)體材料、生態(tài)健康材料、光電聲熱力功能材料的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，是國(guó)內(nèi)創(chuàng)新突破大尺寸、大面積金剛石電極制造的科技型企業(yè)。“金剛石電極制備關(guān)鍵技術(shù)與成套裝備”科技成果通過省級(jí)第三方鑒定，并獲得材料、環(huán)境、礦物等學(xué)科領(lǐng)域7位權(quán)威人士（含3位院士）“國(guó)際前列”的高度評(píng)價(jià)。
公司整體構(gòu)建了數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，集“業(yè)務(wù)板塊+技術(shù)板塊+產(chǎn)研板塊+職能板塊”四位一體，數(shù)字化管理。產(chǎn)研板塊位于寧鄉(xiāng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，占地面積約30畝，擁有化學(xué)氣相沉積設(shè)備（自主研發(fā)）、檢測(cè)分析儀器合計(jì)100余臺(tái)/套，可實(shí)現(xiàn)氣相沉積設(shè)備設(shè)計(jì)、基材預(yù)處理、涂層沉積、組件裝配、調(diào)試檢測(cè)等環(huán)節(jié)的連續(xù)生產(chǎn)，已建成國(guó)內(nèi)較大的硼摻雜金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)品生產(chǎn)線。
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