中国科学院院士邹广田：金刚石不仅能用作半导体，未来应用领域更广

金刚石为何能用来做半导体？9月20日，中国科学院院士、超硬材料国家重点实验室主任邹广田在院士在第六届中国（郑州）国际磨料磨具磨削展览会暨2023金刚石产业大会上分享环节时表示，金刚石是集优异的电学、光学、力学、热学和化学等特性于一身的超宽禁带半导体，甚至被一些学者誉为“终极半导体材料”“终极室温量子材料”。

“除了禁带宽度大，金刚石还具有热导率高、空穴迁移率高、绝缘强度高和介电常数低等优点。”邹广田举例介绍，热导率高不仅有利于制作高功率放大器，如果以金刚石做芯片，其热导率也可以有效缓解手机使用过程中容易发热的问题。公开资料显示，今年年初，使用金刚石的电力控制用半导体开发取得新进展。日本佐贺大学嘉数诚教授与精密零部件制造商日本Orbray合作开发出了用金刚石制成的功率半导体，并以1平方厘米875兆瓦的电力运行。

浙商证券王华君等人在此前发布的研报中表示，半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料。耐高压、大射频、低成本、耐高温，多重特性助推金刚石成下一代半导体材料。金刚石禁带宽度5.5eV超现有氮化镓、碳化硅等，载流子迁移率也是硅材料的3倍，同时金刚石在室温下有极低的本征载流子浓度，且具备优异的耐高温属性。

“此前，由于其较高的硬度和力学特性，金刚石也被誉为‘工业牙齿’，被广泛用于地质钻探，非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域，也是石油天然气钻井、切割钻头上的核心部件。”邹广田表示。

谈及行业发展，邹广田表示，目前我国正在向超硬材料强国迈进，并逐步进入超硬向多功能发展的转型时期。邹广田建议，一是金刚石产业要向高端原料和制品发展，大力提高产品品质，并打造一批国际品牌；二是向应用广度发展，要在耐磨产品领域替代碳化硅和刚玉等普通磨料，在超硬产品领域替代硬质合金；三是向纳米尺寸发展，要着力发展制造、提纯、表面修饰等技术，开发新应用领域，特别是生物医药等领域。

在邹广田看来，纳米尺寸金刚石未来应用领域之广，不亚于现有传统超硬材料。“在新应用方面，相关研发机构可以向宽禁带半导体领域发展，解决卡脖子技术难关。”邹广田表示，而这也需要进一步加强研制新型CVD设备，为大尺寸、高品质金刚石晶圆制备和后硅时代电子学的发展奠定坚实基础。

邹广田还建议加强基础研究，理论与实验结合，从源头上实现0到1的突破，创造更多新型超硬多功能材料，包括研究金刚石生长机理、新型催化剂和原材料、金刚石生长的详细温压相图、不同样貌金刚石的可控设备、3D打印金刚石制品新技术等领域，为我国金刚石产业转型提供技术支撑。

（来源：大河财立方）