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　　金刚石材料已经有50多年的发展历史，除了它在传统的工具用途（地质、石油钻头，切割等）外，光学和热应用领域的应用也在不断的上升，而且在半导体装置如在高温环境下运作的大功率和高频率设备，金刚石材料也有了新的应用。

　　金刚石独一无二的物理和电气特性使它成为具有两者综合性能的电子设备的理想候选材料，其中包括大家耳熟能详的热导电性、比较宽的能带间隙、极好的电子绝缘体、很高的击穿电压和载子移动率等特性。

　　然而，正如大家想到的那样，金刚石和开发利用金刚石材料技术成本很高，金刚石材料的应用也受到了很大的限制，只能用在一小部分领域和高端设备中。

　　Yole 研发公司在一篇报告《金刚石材料在半导体中的应用》指出，公司已经开发出金刚石在电子设备中的潜在应用价值，报告集中介绍了在高压电力电子、高频率和大功率设备以及大功率光电设备（激光二极管、LED等）中的应用。以及在市场量化中，人们已经考虑到了金刚石在被动（散热器）和主动（二极管，晶体管）器件中的应用。

　　在2013年金刚石材料市场，大量的行业人员都是由这种优质高成本的材料问题所困扰，其中最大问题是很高的研发活动成本。2013-2020年金刚石材料市场增长报告指出：金刚石材料的应用分为两个方面：基本应用是半导体装置，市场值超过了4300万美元，主要是在大功率设备热管理的导热片上的应用。

　　获得高质金刚石材料是金刚石设备发展的关键所在

　　电子领域如肖特基二极管、晶体三极管等，都需要高质单晶化学气相沉积金刚石，因为它们本身具有优越的应用性能，如高载流子迁移率、长载体寿命、高细分和高导热性等。

　　优质金刚石晶片是由金刚石晶体在高温高压环境下形成的，其大小只有几毫米。相比之下，半导体材料碳化硅晶片大小高达150毫米。

　　未来基于金刚石的主动设备对于晶片的要求必须要达到2英寸以上，并且缺陷密度为100 cm-2或更低。实现厚金刚石膜上独立晶片的不同方法正在研发中。目前，一种镶嵌式方法可以实现2英寸大小的晶片，但是缺陷密度还有待于降低。据Yole公司对于单晶金刚石晶片的技术规划图可知，2英寸而又缺陷密度很低晶片的商业应用大概在2016-2017年才能实现。

　　由于它的扩展潜力，强化微波化学气相沉积对于晶体增长比高温高压的方法更有前景。Yole公司也说:“强化微波化学气相沉积是薄膜增长最有前途的技术方法，而促进高质厚金刚石膜增长的是均向外延单晶金刚石晶片。

　　铱元素上的金刚石异质外延可以使金刚石薄膜达到4英寸，但是要想达到更大的尺寸则需要控制良好和可再生的生产工艺。

　　除了单晶片材料制造技术挑战以外，由于缺乏一个有效的供体，n类型掺杂质目前也仍然很难实现，这也就严重阻碍了金刚石在电子中的应用。由于应用硼元素可以生产一般绝缘金刚石的p类型掺杂质，所以现在很多人把目光集中在了单极设备的生产上，第一批预期主动金刚石设备将是肖特基公司的二极管。

　　尽管与单晶金刚石材料相比，多晶金刚石薄膜的电热性能都不是很好，但是它们面积很大而且成本较低。Yole公司说：“多晶金刚石薄膜主要用在导热片设备上（和很多非电子应用功能，比如光学窗口），未来要想降低金刚石薄膜成本和材料性能主要依靠CVD设备。”

　　因而，设备制造商如Cornes技术有限公司、元素六、Plassys-Bestek、sp3金刚石技术公司把精力都投放在了具有更大沉积领域、更高增长率、低电力消耗和高质薄膜质量的CVD反应器上的研发上，而且金刚石薄膜和晶片的直接结合对于降低大功率和高频率设备应用的热管理成本具有很大的潜在价值。

　　早期的市场准入有利于确保公司在未来巨大市场中获得更好的位置

　　金刚石材料供应商之间的不同主要在于技术上的差异，尽管很多厂商也能提供金刚石材料，但是只有很少一部分可以提供高质量产品，与质量更差的产品相比，它们也只不过是有更大的区分度，但也只是廉价的非金刚石替代品而已。事实上，每种材料类型只有不到三家公司可以连续供应高质产品，很多厂家有自己的重大研发基地和研发基金开发新产品，在这样的市场竞争中，就只有在技术上获得优势，占取先机。

　　最近元素六收购了Group4实验室机构作为合作伙伴表明，关键性的先进技术已经成为一种重要趋势，这样才能保证公司在金刚石材料市场的固定位置。从过去的历史中，我们可以看到，金刚石技术的开发和优化是非常复杂而且又耗费时间的。以前金刚石厂家所拥有的技术和IP优势，对于新制造商来说都是很难克服的，而且以后要想打进市场几乎是不可能的。

　　比如，大功率和高频率以及大功率光电的开发商和制造商都是依靠高质量材料的可再生供应而生存的。

　　一些欧洲和日本龙头企业公司，尤其是关于电力和电子公司对于应用基于金刚石设备，仍然很保守。这就给其它公司提供了机会，避免利用技术和他们直接竞争，不断的开发电力电子市场份额，在市场中占领先机。（摘译自：“Yole: Diamond materials to sparkle in passive devices”，翻译人：马燕平）