近日,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分享时表示,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。
“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。
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。