超硬材料网

重磅消息！

2020年11月17-20日
中国上海跨国采购会展中心

金刚石创新应用论坛
即将开启！

2020

我们不一样！

不一样的热点

超前沿的话题

丰富的形式

开启钻石时代！

5G时代创新主题

第三代半导体热潮

培育钻石的崛起

纳米金刚石的功能

超精密加工的应用

卡脖子清单技术

……

院士助阵，大咖来了！

全球最强嘉宾强劲来袭！

30+主题报告

2大热点Workshop

培育钻石圆桌交流

讨论产学研结合

尽在第五届碳材料大会金刚石论坛

与大咖面对面交流的好机会来了！
准备好了么！

嘉宾阵容，先睹为快！

金刚石论坛主席

邹院士，长期从事静态高压物理和超硬材料研究，注重发展实验技术，倡导建立创新的实验设备。领导创建了国际上前五个获得百万大气压的实验室之一——超硬材料国家重点实验室。是国际上最早开展地球及行星内部物质的高压研究的物理学学者之一，在该领域做出了许多开拓性工作。这些工作为物理学家、地球物理学家探索地核和地幔中的物质研究开创了诸多新机遇。也是国内超硬多功能薄膜材料和多功能高压相材料的主要开拓者之一。

金刚石单晶半导体及高导热功能应用

金刚石被誉为终极半导体，具有更高的禁带宽度、热导率以及材料稳定性，是未来集成电路，信息时代发展的基础。在新一代深紫外光电器件、高压大功率电力电子器件等意义重大的应用领域具有显著的优势和巨大的发展潜力。

尤其是在5G通讯时代的推动下，金刚石单晶材料该如何把握机遇，迎接挑战？我国如何抢占“芯”机，解决卡脖子技术清单？超宽禁带半导体材料应用如何突破应用瓶颈?

王宏兴教授长期从事宽禁带半导体材料、器件、设备的研发，早期曾在日本德岛大学酒井士郎教授团队参与氮化镓 MOCVD 生长技术的研究，成功开发出单片和六片 MOCVD，研发出了高亮度的氮化镓 LED，并被日本丰田合成等公司量产。参加了日本产、学、研联合研发与量产大面积单晶金刚石衬底的项目，负责开发出两种类型六种系列 MPCVD 设备和工艺，量产了 1 英寸单晶金刚石衬底。2013 年9 月回国在西安交通大学成立“宽禁带半导体研究中心”，主要从事单晶金刚石设备、材料和器件的研发。实现宽禁带半导体从材料生长、器件设计、性能表征整个平台的建设，推动了国内外单晶金刚石其电子器件的发展。

朱嘉琦教授，哈尔滨工业大学科学技术研究院院长，长期从事光电功能薄膜、晶体及器件，以及空天飞行器防护的相关科研和教学工作。近期，朱教授作为研究团队负责人，HRG中山研究院作为该项目牵头单位，将联合哈尔滨工业大学、哈尔滨工业大学深圳校区、中电55所、南京中电芯谷开展单晶金刚石及其器件的研究，在大尺寸单晶生长工艺、高精度微细加工、高效浅能级掺杂和器件集成化等方面重点布局，努力实现从原理探索到关键技术攻关的突破并进行产业技术储备，为我国在半导体技术领域实现弯道超车，抢占未来产业的制高点以及支撑国家发展战略的实施提供支撑。

汪建华教授，武汉工程大学等离子体化学与新材料湖北省重点实验室主任。主要研究方向：等离子体技术及应用研究、新型大功率高稳定度微波源的设计与应用、光学金刚石膜及金刚石涂层制备、纳米碳管电极集成及相关性能研究、微流控技术及应用研究以及微波技术应用研究等。 

单崇新教授，郑州大学物理学院院长，主要从事宽禁带半导体光电材料与器件研究工作，研究内容包括金刚石单晶的合成、金刚石光电子器件、氧化锌纳米结构及其光电器件等。

金刚石属于新一代超宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、载流子迁移率高、热导率高等优异的性能，在高频大功率电子器件、辐照探测器等领域具有巨大的应用潜力。目前金刚石的高效体掺杂尚未解决，氢终端金刚石被广泛应用于场效应晶体管的研究。高纯、高质量单晶金刚石也在辐照探测器领域展现出巨大的性能优势。本报告将具体介绍金刚石在微波功率场效应晶体管和辐照探测器等领域的最新研究进展，及西安电子科技大学在相关领域取得的重要进展。

5G时代呼啸而来，必然涉及到关键器件的更新换代，小到从核心芯片向射频器件，大到基站端向应用端，全部需要更新换代。随着人们对电子产品轻薄化和性能高效化需求越来越高，半导体元器件功率密度不断提高，热通量也会越来越大，有些甚至高达数十千瓦/平方厘米，是太阳表面的5倍，如何给材料散热降温成为首要难题。

高导热碳基材料以其优异性能，重要性日益凸显，是目前最有魅力的材料之一，在现代制造业和高技术领域应用前景广阔。在5G时代，金刚石材料该如何立足当下，与时俱进？传统行业如何突破，转型升级，创新发展？

随着三代半导体器件的规模化应用及5G时代的来临，传统的电子封装热管理材料面临升级换代的巨大挑战，近年迅速崛起的先进碳素及其复合材料，将在大功率、高频光电子器件散热领域将发挥重要的作用。本报告将重点介绍：高径向热导率石墨烯热界面材料、轻质高导热石墨-铝复合热沉材料以及大尺寸金刚石散热基板材料的制备与应用。

从行业的角度对超硬材料的发展提出几个热点问题供探讨与思考：1、中国超硬材料在全球的地位-大国与强国2、行业今后几年重点发展的领域：金刚石深度加工、超硬材料精密加工应用、功能金刚石的产业化3、大尺度金刚石应用场景的细分与拓展4、金刚石在半导体加工中的应用5、5G（数字经济）对行业的推动作用等。

金刚石室温热导率可达2000W/mK，是Cu的4-5倍，硅的13倍。金刚石膜在热沉方面的应用规模仅次于工具金刚石膜。其超高的导热性能以及优良的物理化学特性使其在高热流密度器件散热领域具有重要的应用前景。金刚石薄膜目前已用作大功率半导体激光器、射频/微波器件、大功率T/R组件以及高性能芯片等的散热材料，将器件工作时产生的热量迅速导出，降低了器件温度，提高输入功率和器件稳定性。本报告将介绍北京科技大学在高品质热学级金刚石膜制备及应用研究方面的工作进展，并对相关工作进行展望。

王成勇，广东工业大学副校长，主要从事难加工材料的高速高效精密超精密加工理论、工艺、刀具与装备技术研究。近年来的研究主要涉及模具与汽车零部件高速加工理论及CAD/CAM、高速加工涂层刀具制备；印制电路板机械加工理论、工艺、刀具与装备；生物组织切除理论与医疗器械设计和制造；超硬材料及其工具制造和应用技术等领域。

优力晶圆是一家专注于第三代半导体衬底材料研发生产以及销售的高科技企业。主要研发和生产第三代半导体材料：氮化铝（AlN）薄膜和CVD金刚石（Diamond）热沉片等。

金刚石是下一代功率器件最有希望的候选材料。目前金刚石器件的大规模应用还面临着很多重大的挑战，特别是制备大尺寸、无缺陷、低电阻率的金刚石衬底。其中超精密磨抛技术能够获得光滑平坦无损伤的表面，为金刚石的生长和外延创造有利的条件，将会在制备大尺寸高质量金刚石衬底器件中发挥重要作用。而金刚石极高的硬度和极佳的化学稳定性使金刚石的磨抛加工十分具有挑战性。根据金刚石的材料本征属性，构建机械化学磨抛加工原理，通过机械诱导的活性磨粒反应去除是实现金刚石高效加工的有效途径。

金刚石创新前沿应用

2020年，疫情肆虐下，金刚石以其优异的的性能在消毒杀菌等健康环保领域大放光彩，成为抗疫小能手，同时，金刚石助力量子科技，颠覆未来！那么，我们如何探索发现金刚石未来应用前景？如何挖掘金刚石未来潜力？

高压合成的纳米金刚石粉体作为电极材料的电化学性能，通过电化学技术研究其导电本质。以纳米金刚石及表面石墨化的纳米金刚石作为载体负载Pt催化剂用于质子交换膜燃料电池；进一步在纳米金刚石表面沉积过渡金属化合物作为载体，提高催化剂催化活性及稳定性。对纳米金刚石表面石墨化的同时进行掺杂，获得表面掺杂碳包覆纳米金刚石的核壳结构，作为非贵金属催化剂催化氧还原反应。

纳米金刚石材料具有许多不可比拟的优异性能，诸如很好的化学稳定性及生物兼容性等，近年来引起极大关注。本报告将在纳米金刚石的功能化修饰，分散以及在医药领域的应用及其毒性方面进行探讨。

金刚石薄膜的界面结合强度和性能取决于形核阶段的调控，通过自主研发的自组装植晶气相沉积法，精确控制形核密度，制备出使高致密超薄金刚石薄膜和具有三维仿生结构的金刚石薄膜。在硬质合金上制备的金刚石形核密度高于现有报道200-1000倍以上，摩擦系数低至0.05，增强了薄膜结合力，使刀具寿命提高10倍以上，其切削石墨和高硅铝合金的性能优于同类涂层产品。超高的形核密度进一步使我们成功制备出厚度仅为45nm的高致密超薄金刚石纳米膜，镀膜石英玻璃在紫外—可见光波段的透光率高达90%，在水下的透光率高达98%，而在红外波段的透光率比无镀膜玻璃高出10%。并且具有超亲水、透明防雾和水下自清洁的功能。在医用钛合金上制备的仿生金刚石薄膜具有超疏水、自清洁和抗菌抗生物粘附的多种功能，与无涂层钛合金相比，仿生金刚石薄膜抑制了99%大肠杆菌的吸附。在海洋环境中，降低了95%以上绿藻的粘附。

从海洋环境监测和海水盐度测量的重要性出发，介绍了海洋盐度传感器的发展现状和传统电极材料存在的技术瓶颈。项目团队提出硼掺杂金刚石薄膜在海洋盐度传感领域的应用概念，并详细介绍其技术进展及产品的相关指标，带动了金刚石薄膜材料在海洋领域中的应用。

掺硼金刚石（BDD）具有低背景电流、高化学稳定性和生物相容性，在电化学分析领域具有广泛的应用前景，是理想的电化学生物传感电极材料。该报告将主要介绍本团队在金刚石电化学生物传感器方面的最新研究进展。

元素六成立于1946年，现已发展成为人造金刚石和超硬材料制造领域的全球领导者。报告《金刚石中的自旋调控之战》，共同探索金刚石在量子领域未来应用前景，发掘金刚石未来潜力！

培育钻石创新发展论坛

目前“钻石”的意识逐渐模糊，GIA培育钻细分级证书也为培育钻石打开市场，目前国内培育市场所占份额还极小，如何突破技术应用难点？如何拉动内需，拓宽消费市场，开拓国内广阔市场，打破原有格局？培育钻石行业在2020后疫情时代又将面临什么？作为珠宝人，我们的变局突破点在哪里？如何战“疫”渡难关，布局“新常态”，消费品与零售企业的战术战略又如何布局？

沈锡田教授，现任美国Gems & Gemology 与“宝石和宝石学杂志”编辑委员，目前主要研究方向有钻石色心研究，钻石与其他宝石内奈米包含物研究，微量元素、同位素地球化学与统计学方法在宝石产地与优化处理鉴定之应用。其他研究方向：实验高温高压矿物物理学， 热液金刚石压腔中对熔体与液体的研究

微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法产生的等离子体密度高，材料外延生长过程可控性好且洁净度高，是制备高质量金刚石膜的重要方法。基于谐振腔理论和三维全波电磁场仿真，对MPCVD设备微波系统中谐振腔、模式转换器、样品托等影响微波传输效率及电场分布形态的部件进行设计和优化，并通过对微波传输系统关键参量的测试和监控，研究系统调试变量对金刚石外延生长的影响。基于自研的MPCVD设备，实现较高品质金刚石膜的合成，金刚石高效生长区域为直径50毫米圆面，外延生长速度10-25um/h，单晶样品的表征结果显示合成的金刚石透光率接近理论值，材料的结晶程度良好，氮、硅等杂质含量较低。

固态功率源成为微波能量应用市场一个全新的产品，其更加优秀的系统性能得到了越来越多的应用领域的认可。在MPCVD系统设备中，固态功率源的特性得到了充分的利用，已逐渐成为该领域中一种应用趋势。通过实验手段，对固态功率源的频谱特性在MPCVD系统中对等离子球的影响进行研究，通过频率的调节、AM和FM调制方式的改变，以及相位的调整，改变MPCVD系统反应腔中等离子球的体积、分布和均匀性，并对金刚石晶体生产过程的影响进行测试和研究。基于这些测试结论，我们提出了MPCVD系统更好的优化方案，让反应腔中的等离子球更稳定，让系统使用更便捷和智能化，有利于制备出品质更高的金刚石材料，有利于微波窗口、光学窗口和第四代半导体基材制备行业的更快发展。

钻石对消费者最大的一个吸引力就是光彩，光彩包括三种光:亮光、彩光、闪烁光。这三种光如果要都尽量发挥出来，就需要靠车工的角度比例、抛光、对称。另外，除57面圆明亮型以外，还有很多其它的花式车工。培育钻石来讲，因为生长成本较低，重量不是那么重要。而且，生长者可以控制它生长出来的形状、尺寸及重量，尽量长到需要的重量级数。培育钻石材料成本低，就必须要把车工做到好。花式车工在未来的市场中，会有相当大的需求。尤其大颗粒的CVD钻石，可以预选晶种的形状，生长大颗粒来做特殊花式车工。未来会有人利用跟传统车工不一样的特殊专利车工，做出最好光彩有特殊光学效应的钻石，来吸引消费者。类似八心八箭，但不一样的花样，如市场上的九心一花、十心十蝶、四心四箭四蝶。

广州三义激光科技有限公司位于广州科学城，是一家专业提供工业激光设备和激光技术整体解决方案的高科技企业，公司与德国、美国等国际著名激光公司及国内科研机构保持常年的技术交流与合作，让公司的研发和产品始终处在激光应用领域的***前沿，发展至今，公司激光机产品不仅在国内得到客户一致认可，而且远销印尼、印度、马来西亚、泰国、韩国、日本、美国、越南、英国、法国等六十多个国家和地区。

宋中华，NGTC 原沈阳实验室主任，现北京珠宝研究所 研究员，中国地质大学毕业，硕士研究生，珠宝玉石质量检验师（CGC），钻石及珠宝玉石鉴定专家。

全球的新冠疫情是全球经济巨大的挑战，原有的中国培育钻石市场发展预期全部需要作出巨大的调整，未来中国培育钻石行业发展发底前景如何？谁都无法准确的预知和判断？中国培育钻石零售市场在2020年其实已悄然启动，代表性事件就是在上海出现的培育钻石的线下零售店，这是一个艰难的开始，也是一个充满期待的举动。席卷全球的疫情或许在天然钻石业遇到巨大挑战之际，给了培育钻石一个窗口期，或许中国培育钻石也将利用这个历史性的机会暴力撬动世界钻石市场。

Diamond Foundry，来自美国加利福尼亚的可持续钻石品牌。创始人Martin Roscheisen 发现了“黑科技”:通过太阳能和风能在实验室中培育出与矿钻毫无差别的CVD培育钻石。Diamond Foundry的钻石完全做到了绿色无污染，是世界上唯一一家获得 了零碳排放认证的钻石公司。相较于传统矿钻开采过程中对环境的破坏，我们的生产是环保的，所以培育钻 石也被称为可持续钻石。

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Carbontech 2020 主论坛报告

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