超硬材料网

       日本在金刚石半导体技术领域的研究和应用一直处于全球领先地位，尽管面临技术挑战，但金刚石半导体以其卓越的性能而闻名，其技术突破最早可能在 2025年至2030年带来实际应用。

       据日经新闻报道，佐贺大学于2023年成功开发了世界上第一个由金刚石半导体制成的功率器件。同年，该大学与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）合作开发了用于太空通信的高频金刚石半导体元件。

       总部位于东京的精密零件制造商Orbray成功开发了2英寸金刚石晶圆的量产技术，突破了尺寸制造的极限。该公司预计将很快完成4英寸基板的研发。此外，由丰田和电装共同出资的Mirai Technologies正在与Orbray合作开发车载金刚石功率器件，目标是在2030年代实现商业化。

       Orbray还与英美资源集团（Anglo American plc）合作，推进其人造金刚石基板业务，重点开发用于功率半导体和通信的大直径金刚石基板。该公司计划扩大其在日本秋田县的生产设施，预计将于2029年首次公开募股。

       Power Diamond Systems是一家从早稻田大学分拆出来的日本初创公司，于 2023年成功开发了一项技术，以提高金刚石功率器件的载流能力。该公司计划在未来几年推出样品，并已与九州工业大学建立了合作伙伴关系。

       与此同时，由北海道大学和国立产业技术综合研究所（AIST）衍生而来的初创公司Ookuma Diamond Device正在福岛县大隈市建造一家大型量产工厂。该设施预计将于2026财年（2026年4月至2027年3月）开始运营，旨在将其产品用于福岛第一核电站的核废料清除设备。

       这些核废料是2011年福岛核泄漏事故中反应堆结构和核燃料熔化产生的高放射性残留物。只有像金刚石半导体这样能够承受高辐射的设备才能处理它们。

       金刚石半导体加速商业化的潜力引起了人们对相关业务的更多关注。例如，JTEC公司专门为研究机构生产精密设备，并开发了一种用于抛光高硬度材料表面的等离子技术。

EDP公司是日本唯一一家从事宝石用人造金刚石种子生产和销售的公司，拥有世界上最大的单晶生产机制。该公司还从事金刚石半导体基片和工具材料的生产。

       随着金刚石半导体技术的发展，合成金刚石的质量和稳定供应变得越来越重要。住友电工在20世纪80年代生产了世界上最大的人造金刚石单晶体，命名为 “SumiCrystal”，使用的是高质量的工业应用材料。

       目前，大部分人造金刚石生产集中在印度和中国。韩国于2024年开发出一种技术，缩短生产人造钻石所需的时间。韩国基础科学研究所（IBS）发表在《自然》杂志上的一项研究介绍了一种新技术，该技术使用一种由镓、镍和其他材料组成的液态金属合金，可在150分钟内制造出人造钻石。

       日本在金刚石半导体技术方面的进步令人瞩目，预计到2025-2030年间将实现多项实际应用。凭借其在材料制备、器件设计和应用拓展方面的优势，日本有望在电动汽车、电力电子、5G/6G通信和量子计算等领域引领金刚石半导体技术的发展。然而，成本控制、技术成熟度和市场竞争等挑战仍需克服。