北京大學研究團隊在金剛石薄膜材料製備和應用領域取得重大突破。

12月19日，北京大學東(dong) 莞光電研究院發布最新研究成果，該院與(yu) 南方科技大學、香港大學組成的聯合研究團隊，在金剛石薄膜材料製備和應用方麵取得重要進展，成功開發出能夠批量生產(chan) 大尺寸超光滑柔性金剛石薄膜的製備方法。

這一發現標誌著在金剛石薄膜技術領域的一大飛躍，為(wei) 未來金剛石薄膜在電子、光學等多個(ge) 領域的應用提供了新的可能性。該研究成果於(yu) 12月18日在國際頂級學術期刊《自然》（Nature）上發表。

目前，超薄金剛石主要通過切片大塊金剛石或在異質基底上通過CVD（化學氣相沉積）生長獲得。但CVD法無法獲得與(yu) 矽基半導體(ti) 技術完全兼容的大麵積、分層形式的金剛石膜，切片法可以產(chan) 生高質量的單晶金剛石，但該方法不適用於(yu) 工業(ye) 應用，因為(wei) 所獲得膜的尺寸和表麵粗糙度受到激光和聚焦離子束處理的限製。

據介紹，北京大學聯合研究團隊成功開發了切邊後使用膠帶進行剝離金剛石膜的方法，能夠大量製備大麵積（2英寸晶圓）、超薄（亞(ya) 微米厚度）、超平整（表麵粗糙度低於(yu) 納米）、超柔性（可360°彎曲）的金剛石薄膜。製備的高品質薄膜具有平坦的可加工表麵，能夠允許進行微納加工操作，超柔性特點使得能夠直接用於(yu) 彈性應變工程，以及變形傳(chuan) 感應用，這是更厚的金剛石薄膜無法實現的。

（圖片來源：北京大學東(dong) 莞光電研究院官網）

金剛石在半導體(ti) 領域前景廣闊

金剛石因其卓越的載流子遷移率、導熱性、介電擊穿強度以及從(cong) 紅外到深紫外的超寬帶隙和光學透明度，被譽為(wei) “終極半導體(ti) 材料”。

作為(wei) 第四代半導體(ti) 核心材料，金剛石半導體(ti) 具有超寬禁帶、高擊穿場強、高載流子飽和漂移速度等材料特性。金剛石還是自然界中導熱性能最好的材料之一，熱係數遠高於(yu) 傳(chuan) 統散熱材料，有效降低電子設備的溫度。另外，金剛石還具有優(you) 良的機械性能和化學穩定性，保證了設備的長期穩定運行。

正因為(wei) 上述優(you) 點，采用金剛石襯底可研製高溫、高頻、大功率半導體(ti) 器件，克服器件的“自熱效應”和“雪崩擊穿”等技術瓶頸。

全球各大芯片公司正加大力度投入研究。報道稱，英偉(wei) 達率先開展鑽石散熱GPU實驗，性能是普通芯片的三倍；華為(wei) 也公布鑽石散熱專(zhuan) 利，例如，12月3日其公布一項名為(wei) “一種半導體(ti) 器件及其製作方法、集成電路、電子設備”的專(zhuan) 利，其中涉及到金剛石散熱。

此外，全球首座金剛石晶圓廠明年或量產(chan) 。西班牙政府近日已獲得歐洲委員會(hui) 的批準，將向人造金剛石廠商Diamond Foundry提供8100萬(wan) 歐元的補貼，以支持其在西班牙建造一座金剛石晶圓廠的計劃。該工廠計劃在2025年開始生產(chan) 單晶金剛石芯片。

據市場調研機構Virtuemarket數據，2023年全球金剛石半導體(ti) 基材市場價(jia) 值為(wei) 1.51億(yi) 美元，預計到2030年底市場規模將達到3.42億(yi) 美元，2024年~2030年的預測複合年增長率為(wei) 12.3%。

我國是人造金剛石大國

中國是人造金剛石主要生產(chan) 國，現有838家相關(guan) 企業(ye) ，2023年人造金剛石產(chan) 量占全球總產(chan) 量95%，且產(chan) 業(ye) 鏈具備絕對成本優(you) 勢。

據證券時報·數據寶統計，上市公司方麵，人造金剛石主要企業(ye) 有力量鑽石、黃河旋風、惠豐(feng) 鑽石、國機精工、中兵紅箭、四方達、沃爾德、光莆股份、恒盛能源等。

中兵紅箭表示，公司功能金剛石產(chan) 品可用於(yu) 半導體(ti) 、光學、散熱、量子等領域。

黃河旋風表示，公司在金剛石半導體(ti) 相關(guan) 領域技術還處於(yu) 研發階段。

沃爾德表示，公司重點聚焦金剛石功能性材料在工具級、熱沉級、光學級、電子級等方麵的研究。

力量鑽石全資子公司與(yu) 台灣捷斯奧企業(ye) 有限公司簽訂半導體(ti) 高功率金剛石半導體(ti) 項目，致力於(yu) 研究半導體(ti) 散熱功能性金剛石材料。

光莆股份表示，公司投資的化合積電公司的金剛石熱沉片可用於(yu) 芯片散熱。

恒盛能源表示，子公司樺茂科技將對金剛石在半導體(ti) 晶圓應用領域保持積極的研發。

行情方麵，10月以來，惠豐(feng) 鑽石曾出現大幅上漲，區間最高漲幅一度超4倍，最新漲幅仍超165%。黃河旋風曾一度連續收獲5個(ge) 漲停板，10月至今累計漲幅超70%。四方達、沃爾德、國機精工等10月至今漲幅超20%。