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北京大学研究团队成功开发出批量生产大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的制备方法,为金刚石在半导体等领域的应用提供新可能。中国是人造金刚石主要生产国,多家企业加大研发力度,拓展金刚石应用领域。

北京大学研究团队近期在金刚石薄膜材料制备和应用领域取得了重大突破。12月19日,北京大学东莞光电研究院携手南方科技大学、香港大学,共同宣布了一项重要研究成果:成功开发出一种能够批量生产大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的制备方法。

这一创新成果标志着金刚石薄膜技术领域的重大飞跃,为未来金刚石薄膜在电子、光学等多个高科技领域的应用开辟了全新的可能性。该研究成果已于12月18日在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)上发表,引起了全球科技界的广泛关注。

传统上,超薄金刚石主要通过切片大块金刚石或在异质基底上通过CVD(化学气相沉积)生长获得。然而,CVD法难以获得与硅基半导体技术完全兼容的大面积、分层形式的金刚石膜,而切片法则因尺寸和表面粗糙度的限制,不适用于工业应用。

北京大学联合研究团队通过创新方法,成功开发出切边后使用胶带剥离金刚石膜的技术,能够大量制备大面积(2英寸晶圆)、超薄(亚微米厚度)、超平整(表面粗糙度低于纳米)、超柔性(可360°弯曲)的金刚石薄膜。这种高品质薄膜不仅具有平坦的可加工表面,还具备超柔性特点,可直接用于弹性应变工程和变形传感应用。

(图片来源:北京大学东莞光电研究院官网)

金刚石因其卓越的物理和化学特性,被誉为“终极半导体材料”。作为第四代半导体核心材料,金刚石具有超宽禁带、高击穿场强、高载流子饱和漂移速度等特性,以及出色的导热性能和机械稳定性。这些优点使得金刚石在半导体领域具有广阔的应用前景,可用于研制高温、高频、大功率半导体器件,克服传统器件的技术瓶颈。

全球各大芯片公司正加大对金刚石材料的研究投入。例如,英伟达已率先开展钻石散热GPU实验,性能显著提升;华为也公布了涉及金刚石散热的专利。此外,西班牙政府已批准向人造金刚石厂商提供补贴,支持其在西班牙建造全球首座金刚石晶圆厂,计划于2025年开始生产单晶金刚石芯片。

据市场调研机构数据显示,全球金刚石半导体基材市场价值持续增长,预计到2030年底将达到3.42亿美元。中国作为人造金刚石主要生产国,拥有838家相关企业,占据全球95%的市场份额,且具备绝对成本优势。

在上市公司方面,中国有多家人造金刚石企业表现出色,如力量钻石、黄河旋风、惠丰钻石等。这些企业纷纷加大研发力度,拓展金刚石在半导体、光学、散热等领域的应用。其中,力量钻石已与台湾企业签订半导体高功率金刚石半导体项目合作协议,致力于研究半导体散热功能性金刚石材料。

行情方面,自10月以来,多家金刚石相关企业股价大幅上涨,惠丰钻石涨幅一度超过4倍,黄河旋风连续收获涨停板,四方达、沃尔德、国机精工等涨幅也超过20%。

(文章来源:数据宝)