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金刚石半导体:实用化进程加速推进

时间:2025-07-21浏览次数:443
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对应EV和“超越5G”的半导体


金刚石半导体因其具有远超硅(Si)的各种潜力而备受关注,,,,有望应用于硅不适用的领域。。。


例如,,电动汽车(EV)等控制电力的功率半导体的需求正在增长。。。然而,,,这些半导体必须具备高介电击穿强度,,并且能够在载流子(自由电子或空穴)存在的区域轻松传导电流。。。
金刚石半导体的介电击穿强度是硅的33倍,,能够在载流子存在的区域传导大电流。。。。在衡量功率半导体性能的指标(巴利加品质因数)中,,金刚石半导体的数值高于硅,,,也高于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等下一代功率半导体。。


02


金刚石半导体的物理性质


此外,,,高频器件的适用性指标(约翰逊品质因数)也很高。。。因此,,预计其将在“超越5G”的手机基座中得到应用。。。。此外,,,金刚石半导体具有抗辐射性能,,因此其在宇宙环境下的通信应用也备受期待。。。。


钻石半导体研究始于20世纪80年代初,,,当时它是一个相对较新的领域。。其导火索是日本成功外延生长钻石膜。。
这项技术是通过MPCVD(微波等离子体化学气相沉积)实现的,,,,MPCVD是将甲烷和氢气作为原料气体在等离子体中进行反应。。。。过去,,,人造钻石是通过施加高电压(约50,000个大气压)来生产的,,,就像模拟天然钻石的生长一样。。。然而,,现在只需施加低压(例如0.1个大气压)即可生产。。。当时的国家无机材料研究所(现:NIMS:国家材料科学研究所)发现了这种方法并进行了公布。。。此后,,许多日本国内外的研究人员开始研究钻石。。。
下一代(6G)信息通信基础设施,,进一步提升了第五代移动通信系统的性能。。预计将于2030年左右开始投入实际使用。。。。
在单晶基板上生长新型单晶薄膜的技术。。。当基板晶体和待生长晶体的晶格常数相同时,,,称为同质外延生长;当晶格常数不同时,,称为异质外延生长。。。。在金刚石半导体中,,,几乎总是采用异质外延生长。。


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03


世界最高电力和电压纪录


金刚石半导体实现了875MW/cm²的输出功率和2586V的输出电压(截至2022年5月)。。这些数值创下了金刚石的世界最高纪录(*5)。。。。卡苏教授的论文发表在美国电气电子工程师学会(IEE)期刊《电子器件快报》(Electron Device Letters)上,,,并作为近期专题论文荣登头版。。。。此外,,,,基于这一成果的评估,,,金刚石半导体被评选为“2023年度半导体”(产业时代株式会社《电子设备行业新闻》)半导体器件领域的优秀奖。。

商界专注于金刚石热管理材料解决方案,,为广大客户提供全面的金刚石热管理材料,,包括金刚石热沉片、、、、金刚石晶圆衬底、、金刚石光学窗口、、、金刚石复合材料等,,,,欢迎进行详洽。。。。

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