www.188betkr.com 讯随着航空航天、人工智能、5G/6G通讯及集成电路等尖端科技的快速迭代，高性能导热材料面临更为严苛的应用标准。在众多备选方案中，金刚石凭借其卓越的导热性能，成为上述领域散热解决方案的核心考量对象。以功率器件芯片为例，散热效率直接决定其性能与寿命。数据显示，芯片温度每升高2°C，其运行可靠性便会下降10%；此外，约55%的器件失效问题，根源均在于散热能力不足。面对尖端领域对高效散热的迫切需求，开发大尺寸、高性能且低成本的金刚石，成为当前亟待突破的关键课题。
金刚石的合成方法有高温高压（HTHP）法和化学气相沉积（CVD）法两大类。CVD法是利用气态的碳源，在较低压力条件下通过化学反应生成金刚石薄层。CVD法可以精确控制碳源气体的组成比例，从而合成出氮含量极低的高纯金刚石。CVD法根据衬底的不同，可分为：①异质外延法：在不同的材料表面生长金刚石薄膜；②同质外延法：在金刚石衬底上继续生长金刚石，获得高质量的单晶金刚石。
大尺寸单晶金刚石
目前制备大尺寸单晶金刚石的技术主要有反复生长法、异质外延法和马赛克拼接法。马赛克拼接法是精选厚度一致、晶向取向一致、方形的优质小金刚石单晶片作为籽晶，并拼接成面积较大的单晶金刚石衬底，其中，必须保证种晶接触位置的晶向要尽可能完美匹配，然后在较大的单晶金刚石衬底上同质外延生长单晶金刚石，最后得到大面积单晶金刚石。由于合成的单晶衬底缺陷与位错密度小，因此马赛克拼接法是目前研究合成英寸级单晶金刚石最优的技术。
马赛克拼接法生长示意图
多晶金刚石薄膜
CVD法可实现在较低的生产成本下制备出大尺寸高品质金刚石膜。CVD法包括热丝法、直流等离子体喷射法、微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）等。各种CVD方法沉积金刚石膜的原理基本相同，都是利用高度激发的包含有活性氢原子和含碳基团的反应气体在衬底表面的不断置换来实现金刚石相的沉积，同时利用氢原子对石墨的刻蚀作用抑制非金刚石相的生成。不同点仅在于它们采用的气体激活方式不同。其中MPCVD法具有无电极污染、等离子体密度高、质量高且可控、沉积的面积大等优点，成为制备高品质金刚石膜尤其是光学级金刚石膜的首选。
2025年11月5日，www.188betkr.com 将在河南?郑州举办“2025半导体行业用金刚石材料技术大会”。届时，我们将邀请到中国科学院宁波材料技术与工程研究所王跃忠研究员出席本次大会并作题为《CVD单晶/多晶金刚石材料的低成本化制备策略思考及光热功能化应用研究》的报告。报告将介绍大尺寸单晶金刚石（马赛克拼接法）、多晶金刚石薄膜制备及应用等相关成果，为金刚石材料的低成本化应用提供参考。
个人简介
王跃忠，中国科学院宁波材料所研究员/博士生导师，国家重点研发项目首席科学家（金刚石方向）、中国科学院高层次人才计划、宁波市科技创新领军人才。面向航空航天、功率芯片3D封装应用等领域，主要从事光、热功能金刚石设计、关键技术研发及应用基础研究。2021年加入中国科学院宁波材料所，以负责人身份负责国家重点研发计划重点专项、国家自然科学基金等10余项。担任中国国际科技促进会半导体产业发展分会专家委员会委员、中国机械工程学会工程陶瓷分会理事、中国机械工程学会金刚石及制品分会青工委员，在J.Adv. Ceram.、Diamond & Related Materials、Infrared Physics and Technology等期刊上发表论文60余篇，申请与授权发明专利20余项。
参考来源：
舒国阳等：大尺寸单晶金刚石同质连接技术
黎振坤等：马赛克法生长大尺寸单晶金刚石的研究
李义锋等：化学气相沉积大尺寸多晶金刚石膜及其应用研究进展
（www.188betkr.com 编辑整理/石语）
注：图片非商业用途，存在侵权请告知删除！
