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金刚石具有比碳化硅更大的禁带宽度、更大的热导率、更高的硬度、更高的电子迁移率，有人称是终极半导体材料。
2013年，日本国家先进工业科技研究所、国立材料研究所制备了金刚石基的10kV真空电力开关； 2015年，美国雷神公司制备了金刚石基GaN HEMT； 2014年，日本产业技术综合研究所制备金刚石基250℃ 10kV 5A SBD； 2016年，俄罗斯制备金刚石存储的量子计算机； 2020年，美国佐治亚理工学院、日本明星大学、早稻田大学提出表面激活键合技术（Surface activate bonding），提高金刚石与其他材料的键合。
实际上，根据材料这个词的定义，用实用的物质才是材料。金刚石的这些高强碳碳键的特性，也给他带来了生长的困难。毕竟生长单晶需要先破坏化学键，再形成化学键。
相图如下：
研究的历史如下： 1870年以前，人们就开始开采天然金刚石了； 但是，直到1954年，美国通用电气运用高温高压法（HPHT）合成人造金刚石； 1963年，国内开始合成人造金刚石； 1963年，苏联运用爆炸法合成金刚石，该方法现在国内用来生产90%的金刚石； 1970年，美国通用电气运用高温高压法合成克拉级金刚石（1克拉Ct=0.2g）； 1985年，日本住友合成克拉级金刚石； 1996年，美国阿波罗金刚石公司提出CVD法合成金刚石； 1998年，美国卡内基地质物理实验室使用CVD法合成金刚石； 2002年，元素六公司使用CVD法生产金刚石； 2014年，俄罗斯NDT公司运用HPHT生产34Ct的Ⅱa型金刚石； 2015年，国内济南金刚石公司（合作乌克兰国家科学院超硬材料研究所）、中南钻石运用HPHT法生产10Ct的Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb型金刚石，尺寸大于10mm*10mm； 近几年，国内上海征世、杭州超然、宁波晶钻运用CVD法，在HPHT法生产的晶片上外延10mm*10mm的Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb型金刚石晶片。
基本的生长方法还是高温高压法（HPHT），运用六面顶压机提供高达6.7GPa、1500℃，石墨溶解于金属催化剂中，而后降温析出金刚石单晶。 有点像PVT法生长碳化硅的过程，只是容器充满的熔体，是液态的。更像是液相法生长碳化硅，只是要高压。关键的技术要点集中于：压力、温度、温度梯度、观测与调控、定向、切割。比如单单切割，运用激光能耗太大。 产品如下：
在这基础上，可以使用CVD法生长金刚石。氢气和甲烷被微波加热成等离子体，之后在催化剂的作用下沉积成金刚石。 产品如下： 其中从设备到工艺、杂质、剥离等技术都需要进一步的探索。
金刚石的尺寸，比碳化硅还差得远了。
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发表于 2020-4-27 11:09:47
