号称“终极半导体材料”！中国钻石技术新突破，上榜世界顶级期刊

文|娱栀

编辑|娱栀

在当今高速发展的科技背景下，材料科学正迎来新的革命，被誉为“终极半导体材料”的金刚石，再次引爆了学术界与工业界的讨论。

最近中国科研团队凭借其在金刚石薄膜材料领域的开创性成果，登上了国际顶级期刊。

这一突破不光引领了全球金刚石技术的新方向，还为半导体产业的未来提供了无限可能。

那么中国的这项新成果，又将如何影响全球高科技产业的格局？

金刚石这种被视为宝石的材料，如今正以其独特的物理特性，成为半导体领域的新宠。

它拥有超宽的禁带、高载流子迁移率和卓越的导热性能，远超传统的硅和碳化硅材料，这些特性使得金刚石在高温、高功率和高频应用中展现出巨大的潜力。

北京大学东莞光电研究院官网

尽管其优势明显，金刚石在半导体领域的应用仍面临诸多挑战，制备高质量、大尺寸的金刚石薄膜一直是技术瓶颈。

而近年来中国的科研团队，在金刚石材料的制备技术上取得了重大突破。

成功开发出一种新方法，能够大规模生产大尺寸、超光滑且柔性的金刚石薄膜，这一成果不仅登上了国际顶级期刊《自然》，也为金刚石在半导体领域的应用打开了新的大门。

此外西安交通大学的团队也实现了2英寸金刚石单晶衬底的量产，填补了国内的空白，这些技术的突破，为金刚石材料的广泛应用奠定了坚实的基础。

要知道金刚石材料的应用前景不只限于半导体领域，在量子计算、航空航天等高科技领域，金刚石也展现出了巨大的潜力，其优异的导热性能，使得它在芯片散热方面有着独特的优势。

科技巨头如英伟达和华为，已经开始在其产品中尝试使用金刚石散热技术，初步结果显示性能提升显著。

那么我们的金刚石产业还取得了哪些突破呢？

我国科研团队还曾经研发了新型技术，能够大规模生产大尺寸、超光滑且柔性的金刚石薄膜，也登上了国际顶级期刊《自然》，不光为学术界带来了巨大震动，也为产业界注入了强大动力。

这一技术突破的核心在于对薄膜表面粗糙度、厚度和柔韧性的精确控制，团队采用了独创性的切边剥离方法，成功制备出亚微米厚度、表面粗糙度低于纳米级的大面积金刚石薄膜。

与传统方法相比，这种新技术大幅提升了薄膜的质量，还显著降低了生产成本，具备极强的工业化潜力。

除北京大学外，其他高校和研究机构也在推动金刚石技术的发展，西安交通大学的科研团队成功实现了2英寸金刚石单晶衬底的量产，填补了国内在该领域的技术空白。

这一成果特别重要，因为单晶衬底的规模化生产不仅有助于提升材料的质量，还使得金刚石在更广泛的领域中获得应用可能。

以厦门大学的研究为例，其团队研发的散热技术已经能够显著降低芯片温度，为未来更高功率、更高效率的量子计算机芯片创造了条件。

各项技术的突破并不仅仅停留在理论阶段，它们还为下游产业的发展提供了实质性支持。

在制备单晶金刚石衬底的过程中，科研人员还探索了异质外延生长工艺的改进，使其能够在多种基底上形成稳定且高质量的薄膜。

这种兼容性为将来在电子器件和传感器中的应用提供了多样化的解决方案，随着相关技术的不断完善，金刚石的产业化进程将迎来更多机遇。

中国在金刚石领域的进展还反映在产业布局和政策支持上，人造金刚石产量目前占全球的90%以上，这为后续产业化提供了雄厚的基础。

国家对于高端半导体材料的研发投入逐年增加，鼓励高校与企业展开深度合作。

这样的联动机制为科研成果转化为实际应用提供了高效的路径，也进一步巩固了中国在全球金刚石市场中的主导地位。

那么金刚石材料在科技领域还有哪些用途呢？

金刚石材料的优异性能不仅在半导体领域大放异彩，其应用潜力正在高科技领域不断延展，在量子计算领域，金刚石因其优异的导热性和超宽禁带，逐渐成为量子计算芯片的理想散热材料。

当前量子计算机运行过程中会产生大量的热量，传统散热手段难以满足芯片高密度运算的需求。

华为的研究团队与厦门大学合作，成功将金刚石薄膜与芯片封装技术结合，为未来量子计算芯片提供了高效、稳定的热管理方案。

实验结果表明，采用金刚石散热的芯片运行温度显著降低，性能提升可达两倍以上。

在新能源汽车领域，金刚石薄膜技术同样展现了不可忽视的优势，现代电动汽车普遍面临电池充电速度较慢、热管理效率不足的问题。

金刚石薄膜因其超高导热性和柔韧性，能够显著提高电池的散热效率，从而加速充电过程并延长电池寿命。

此外金刚石薄膜还能用于汽车逆变器等关键组件的散热设计，帮助提升电动汽车整体运行效率，未来随着新能源汽车市场的持续扩张，金刚石技术或将成为推动其升级换代的关键驱动力。

航空航天领域同样被认为是金刚石材料大有可为的应用方向，利用金刚石材料制作的器件不仅具备高温高压环境下的稳定性，还能显著提升数据传输速率和设备续航能力。

在深空探测任务中，卫星和无人机需要应对极端环境对硬件的严苛考验，金刚石材料凭借其强大的抗辐射能力和热管理性能，成为了理想选择。

此外金刚石还可以被用作航天器中激光通信设备的核心元件，提升远距离信号传输的可靠性和稳定性。

那么我国的金刚石产业的发展，又会给世界产业带来怎样的影响呢？

从上游的原材料供应到下游的技术研发，中国企业在各个环节均表现出了强大的协同能力。

北京大学的制备技术突破和西安交通大学的单晶量产技术，为产业链上下游提供了坚实的技术基础，这种全面的产业链布局，使中国在全球金刚石技术竞争中占据了领先地位。

政策支持和科研投入是中国金刚石产业崛起的双引擎，近年来中国政府大力支持高端半导体材料的研发，推动高校、科研机构和企业之间的深度合作。

例如国家重点研发计划中对金刚石薄膜材料的支持力度不断加大，为科研团队提供了充足的资金和资源保障。

同时地方政府也在引入相关技术落地方面发挥了重要作用，例如广东省支持北京大学东莞光电研究院建设先进材料研发基地，为金刚石技术的产业化应用铺平了道路。

在国际市场中，中国金刚石技术的崛起引起了全球关注，一些发达国家长期垄断高端半导体材料市场，但金刚石技术的突破让这一格局开始发生变化。

以西安交大的量产技术为例，其制备的2英寸金刚石单晶衬底不光满足国内需求，还开始出口到海外市场。

这种技术输出一方面巩固了中国在金刚石领域的全球地位，另一方面也对国际市场形成了强烈的冲击。

金刚石材料从实验室研究到实际应用的演进，标志着人类科技向更高层次迈进的重要一步。

从半导体到量子计算，从新能源汽车到航空航天，金刚石的性能优势为多个领域带来了前所未有的变革可能性。

澎湃新闻所发布《培育钻石概念股大涨》

新浪财经所发布《培育钻石行业迎来重大突破，板块再度大涨，力量钻石20CM涨停》

证券时报所发布《“终极半导体材料”！金刚石新突破，登上顶级期刊》