邹广田院士：金刚石不仅能用作半导体，未来应用领域更广

金刚石为何能用来做半导体？

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金刚石产业大会上分享时表示，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。

浙商证券王华君等人在此前发布的研报中表示，半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料。耐高压、大射频、低成本、耐高温，多重特性助推金刚石成下一代半导体材料。金刚石禁带宽度5.5eV超现有氮化镓、碳化硅等，载流子迁移率也是硅材料的3倍，同时金刚石在室温下有极低的本征载流子浓度，且具备优异的耐高温属性。

“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。

谈及行业发展，邹广田表示，目前我国正在向超硬材料强国迈进，并逐步进入超硬向多功能发展的转型时期。邹广田建议，一是金刚石产业要向高端原料和制品发展，大力提高产品品质，并打造一批国际品牌；二是向应用广度发展，要在耐磨产品领域替代碳化硅和刚玉等普通磨料，在超硬产品领域替代硬质合金；三是向纳米尺寸发展，要着力发展制造、提纯、表面修饰等技术，开发新应用领域，特别是生物医药等领域。

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。