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       金剛石是一種具有極高硬度和導熱性能的礦物，由于其在半導體產(chǎn)業(yè)中的優(yōu)異性能，金剛石的應用逐漸被廣泛地開發(fā)和利用。作為資深的MPCVD設備廠商，沃特塞恩微波源將通過本文介紹金剛石在半導體產(chǎn)業(yè)中的應用，并探討如何培育金剛石以滿足半導體產(chǎn)業(yè)的需求。

       一、金剛石在半導體產(chǎn)業(yè)中的應用

       隨著半導體技術的不斷發(fā)展，人們對高性能材料的需求也越來越迫切。金剛石作為絕佳的寬禁帶半導體材料的同時還集力學、熱學、聲學、光學、電學等優(yōu)異性能于一身，這使其在高新科技尖端領域中，特別是電子技術中得到廣泛關注，被公認為是最具前景的新型半導體材料，基于這些優(yōu)勢，寬禁帶半導體尤其是金剛石在高頻高壓條件下具有廣泛且不可替代的應用優(yōu)勢和前景。

       以下是金剛石在半導體產(chǎn)業(yè)中的常見應用：

       1. 高功率電力電子器件

       金剛石半導體材料的禁帶寬度達5.47 eV，熱導率是已知半導體材料中最高的，因而可以滿足未來大功率、強電場和抗輻射等方面的需求，是制作功率半導體器件的理想材料。

       2. 深紫外探測器、高能粒子探測器

       在深紫外光電子領域，由于金剛石的大禁帶寬度、高溫工作、耐輻照特性，在應用于極端條件下的深紫外探測器、高能粒子探測器等方面有著先天性的優(yōu)勢。也是基于上述的原因，而且在工藝上可以避開尚未解決的金剛石摻雜問題，所以金剛石探測器是目前比較成熟的、已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)品化的唯一半導體金剛石器件有關的產(chǎn)品種類。

       3. 襯底材料

       金剛石還可以作為GaN功率器件的襯底，以幫助其散熱，實現(xiàn)更高頻率和更高功率。從2008年開始，歐盟投入資金推動化學氣相沉積方法（CVD）在GaN器件背面生長金剛石。隨后美國國防部高級研究計劃局、海軍研究辦公室等投入大量資金，聯(lián)合大學（英國布里斯托大學、美國佐治亞理工、斯坦福等）、半導體公司（元素六、雷神、Qorvo、Lockheed Martin、Northrop Grumman等）大力推動金剛石基GaN器件的發(fā)展。但由于價格高昂，使得金剛石襯底的氮化鎵器件的應用被限制在國防和航天等領域。

       二、如何培育金剛石以滿足半導體產(chǎn)業(yè)的需求

       目前，金剛石的自然產(chǎn)量極為有限，因此需要通過人工方法來培育金剛石以滿足半導體工業(yè)的需求。培育金剛石的方法有目前主要是HPHT高溫高壓法、CVD化學氣相沉積法等。

       高溫高壓法制備的金剛石單晶一般會含有一定量的雜質，影響金剛石的純凈度和品級，且作為半導體材料，摻雜濃度不易控制，對合成技術要求比較苛刻。

       CVD法包括HFCVD法、微波等離子體（MPCVD）法、直流噴射法等幾種。其中MPCVD法由于采用無電極放電，可產(chǎn)生純凈的等離子體，避免了其他生長方法中由于電極等造成的污染，成為制備高品級金剛石的首選方法。

金剛石培育設備

       三、結言

       隨著半導體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對高性能材料的需求也越來越迫切。金剛石的半導體應用領域正處于蓬勃快速發(fā)展的階段，但因其特性，需要多領域、交叉學科的研究人員和產(chǎn)業(yè)專家共同努力才能積極推進。