金刚石半导体的研究现状

金刚石材料具备载流子迁移率高、、、、载流子饱和漂移速率大、、击穿场强大等特性，，是制造大功率、
、、、高温、、
、高频器件的理想材料，，，，由于它的带隙宽
、、热导率高、
、击穿电场强、、极高的电荷迁移率（CVD金刚石的电子迁移率>3000cm2/V.s），，使得金刚石半导体器件能够在高频、、高功率、、、、高电压以及强辐射等十分恶劣的环境中运行，，被称为“终极半导体材料”。
。

材料特性

从上世纪40年代末
，，，开始采用高压高温（HPHT）法人工生长金刚石材料以来，，，至今已经有七十多年的历史。。
。高温高压法生长工业金刚石的产业化技术已经成熟，，其产品广泛用于切割
、、、、磨削、、
、
、钻探、、抛光等场景。。目前国内工业金刚石产能已占全世界的90%
。。
。。

应用领域

高功率电力电子器件

深紫外探测器
、、高能粒子探测器

衬底材料

金刚石还可以作为GaN功率器件的衬底，，，以帮助其散热，，，实现更高频率和更高功率。。从2008年开始，，欧盟投入资金推动化学气相沉积方法（CVD）在GaN器件背面生长金刚石。
。随后美国国防部高级研究计划局、、、、海军研究办公室等投入大量资金，，
，联合大学（英国布里斯托大学
、
、
、美国佐治亚理工
、
、、斯坦福等）、、、半导体公司（元素六、、雷神、、Qorvo、、、Lockheed Martin
、
、、Northrop Grumman等）大力推动金刚石基GaN器件的发展。。
。。但由于价格高昂，，
，使得金刚石衬底的氮化镓器件的应用被限制在国防和航天等领域。。
。

制造工艺

目前国内尚不能生产适用于高质量半导体金刚石生长的MPCVD设备，，，，主要进口于日本、、、、德国和法国，，，目前国内主要研究院所均采用自研MPCVD设备。
。除高质金刚石单晶材料的生长之外，
，，金刚石器件制造过程中，，，，还有干法刻蚀、、
、、n型和p型掺杂
、、、、欧姆接触等关键技术问题尚没有得到很好的解决
。。要实现金刚石电子器件的优异性能及其产业化应用还有很长的路要走。。。