1、單晶超高導(dǎo)熱金剛石材料

單晶金剛石是金剛石材料類中熱導(dǎo)率最高的一種，這與其晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，主要通過晶格振動即聲子導(dǎo)熱。單晶金剛石用作散熱主要有兩種方式。一種是直接用作替代外延襯底，原位生長材料制備器件，通過器件有源區(qū)與金剛石緊密接觸，利用金剛石超高的熱導(dǎo)率將熱量均勻分布到襯底中。另一種是在單晶金剛石結(jié)構(gòu)中加入微通道結(jié)構(gòu)，利用流體將內(nèi)部熱量帶出，達(dá)到降溫的目的。

大面積單晶金剛石襯底主要為開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化多種電子器件提供外延生長襯底。大功率金剛石電力電子器件：其可替代現(xiàn)有的Si、SiC等電力轉(zhuǎn)換器件和開關(guān)電源，大幅減小轉(zhuǎn)換器件尺寸，而且無需散熱，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率的大幅提升和功耗的大幅下降，可靠性大幅提升。金剛石電子器件的耗能將是現(xiàn)在使用的器件的1/3-1/5。

超高頻大功率金剛石電子器件(微波、毫米波雷達(dá))：可用在火控武器系統(tǒng)、雷達(dá)、高速無線通信、火箭及航空航天等領(lǐng)域?？商娲F(xiàn)在使用的行波管，使得武器系統(tǒng)和通信系統(tǒng)更加小型化和可靠性的大幅提高，大幅提高通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，大幅降低衛(wèi)星及其它航天器的重量、發(fā)射成本和抗輻照能力。

應(yīng)用于集成電路芯片：開發(fā)基于金剛石的下一代集成電路芯片，徹底解決集成電路散熱瓶頸問題，使得集成電路更加大規(guī)?；?，更加高速化。金剛石紫外LED、LD：可使用在環(huán)保與醫(yī)用殺菌，高密度數(shù)據(jù)儲存等方面。DNA等生物傳感器：利用金剛石與生物細(xì)胞的親和性及其生物傳感器的高靈敏性，開發(fā)各種金剛石生物傳感器;同時(shí)，也可以制成生物武器探測器等。日盲紫外探測器和超快粒子輻射閃爍體探測器：應(yīng)用于導(dǎo)彈制導(dǎo)與預(yù)警、深空x光通信。

2、多晶金剛石材料

目前，將金剛石作為功率器件的熱沉或襯底已經(jīng)研究出多種技術(shù)形式，其中主要有：基于襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)的金剛石鍵合，基于金剛石鈍化層的低溫沉積以及金剛石上的器件外延生長?，F(xiàn)階段，多晶金剛石與Si、GaN、Ga2O3等的室溫鍵合已經(jīng)通過表面活化鍵合（SAB）技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

多晶金剛石作為大功率芯片、電子器件散熱片方面具備高性能優(yōu)勢，未來隨產(chǎn)量提升+成本下降有望在半導(dǎo)體散熱片領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。目前已實(shí)現(xiàn)4英寸電子級多晶金剛石的商業(yè)化量產(chǎn)，國際最大制備尺寸可達(dá)8英寸，隨著MPCVD技術(shù)的改善升級有望與現(xiàn)存的8英寸半導(dǎo)體晶圓制造產(chǎn)線兼容，最終實(shí)現(xiàn)多晶金剛石熱沉材料在半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用推廣。

3、納米金剛石材料

納米金剛石材料用作散熱一般是作為高熱流密度器件鈍化層，可在器件表面進(jìn)行均熱，為器件增加一條導(dǎo)熱通路，提升器件表面均溫性能。氫等離子體對氮化鎵具有反應(yīng)刻蝕作用，導(dǎo)致器件直接沉積金剛石的方法需要低溫條件并且需要耐氫設(shè)計(jì)。在耐氫保護(hù)層表面，金剛石需要均勻高密度形核，同時(shí)需要高定向排列，以提升金剛石鈍化層整體導(dǎo)熱能力。

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