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【深度】单晶金刚石晶圆研发关注度高 制备技术突破将助推其应用扩展

2024-12-27 14:25
新思界网
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在高温高压环境下,单晶金刚石可保持稳定的物理和化学性质,在半导体、声学器件、量子通信、量子精密测量、切削刀具、研磨抛光、航天航空等领域具有广阔应用前景。

金刚石是一种超硬材料,分为人造金刚石、天然金刚石两大类,目前工业用金刚石以人造金刚石为主。人造金刚石分为单晶金刚石、多晶金刚石、聚晶金刚石等,其中单晶金刚石是最常见的晶体金刚石,由具有饱和性和方向性的共价键结合起来。金刚石主要有高温高压法(HTHP)、化学气相沉积法(CVD)两大制备工艺,我国以高温高压法为主。

单晶金刚石具有缺陷少、无晶界制约的特点,在硬度、透光性、导热性、电子空穴迁移率、抗辐照能力等方面具有突出优势。在高温高压环境下,单晶金刚石可保持稳定的物理和化学性质,在半导体、声学器件、量子通信、量子精密测量、切削刀具、研磨抛光、航天航空等领域具有广阔应用前景。

在半导体领域,单晶金刚石是制造第四代“终极半导体”的潜力材料,作为半导体芯片衬底,其可完全解决散热问题。目前单晶金刚石在半导体领域的应用潜力已受到全球各国高度关注,单晶金刚石晶圆研发进程随之加快。

根据新思界产研究中心发布的《2024-2029年中国单晶金刚石晶圆行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,全球单晶金刚石晶圆市场布局企业包括美国Diamond Foundry Inc(DF)、日本Orbray株式会社、法国Diamfab公司、化合积电等。

2023年10月,美国DF制造出全球首块100mm单晶金刚石晶圆,该单晶金刚石晶圆采用异质外延生长工艺来沉积碳原子,在可扩展的基底上进行制造而来。DF下一目标是将降低单晶金刚石晶圆的缺陷密度,使金刚石的品质因数达到半导体标准。

2024年6月,日本Orbray株式会社与Element Six(元素六)达成战略合作,双方将共同生产全球最高品质的晶圆级单晶合成金刚石,来满足未来尖端工业材料应用要求。

2024年9月,浙江省经济和信息化厅发布《浙江省重点新材料首批次应用示范指导目录(2024年版)》,芯片导热用单晶金刚石晶圆被列入关键战略材料,性能要求为热导率≥2000W/m·K,表面粗糙度Ra<1nm,尺寸≥2英寸。

大尺寸单晶金刚石晶圆制备技术包括同质外延生长法、马赛克拼接法、异质外延生长法等。新思界行业分析人士表示,单晶金刚石晶圆在半导体热沉、光学等领域具有巨大应用潜力,目前其已受到全球各国高度关注,相关研究也取得了良好进展。单晶金刚石晶圆应用潜力大,但大尺寸单晶金刚石合成困难,现有技术无法满足晶圆级需求,未来仍需进一步完善相关制备和加工工艺。

新思界产业研究院新思界致力做全面、专业的产业研究平台,建立以市场调查、行业研究、规划咨询等为核心的国内业务体系,以海外市场调查、海外公司选址与注册等为核心的海外业务体系为客户提供全方位的国内外产业咨询服务。

       原文标题 : 【深度】单晶金刚石晶圆研发关注度高 制备技术突破将助推其应用扩展

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