金剛石是一種超硬材料，分為人造金剛石、天然金剛石兩大類，目前工業(yè)用金剛石以人造金剛石為主。人造金剛石分為單晶金剛石、多晶金剛石、聚晶金剛石等，其中單晶金剛石是最常見的晶體金剛石，由具有飽和性和方向性的共價(jià)鍵結(jié)合起來。金剛石主要有高溫高壓法（HTHP）、化學(xué)氣相沉積法（CVD）兩大制備工藝，我國以高溫高壓法為主。
單晶金剛石具有缺陷少、無晶界制約的特點(diǎn)，在硬度、透光性、導(dǎo)熱性、電子空穴遷移率、抗輻照能力等方面具有突出優(yōu)勢。在高溫高壓環(huán)境下，單晶金剛石可保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，在半導(dǎo)體、聲學(xué)器件、量子通信、量子精密測量、切削刀具、研磨拋光、航天航空等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，單晶金剛石是制造第四代“終極半導(dǎo)體”的潛力材料，作為半導(dǎo)體芯片襯底，其可完全解決散熱問題。目前單晶金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用潛力已受到全球各國高度關(guān)注，單晶金剛石晶圓研發(fā)進(jìn)程隨之加快。
根據(jù)新思界產(chǎn)研究中心發(fā)布的《
2024-2029年中國單晶金剛石晶圓行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示，全球單晶金剛石晶圓市場布局企業(yè)包括美國Diamond Foundry Inc（DF）、日本Orbray株式會社、法國Diamfab公司、化合積電等。
2023年10月，美國DF制造出全球首塊100mm單晶金剛石晶圓，該單晶金剛石晶圓采用異質(zhì)外延生長工藝來沉積碳原子，在可擴(kuò)展的基底上進(jìn)行制造而來。DF下一目標(biāo)是將降低單晶金剛石晶圓的缺陷密度，使金剛石的品質(zhì)因數(shù)達(dá)到半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)。
2024年6月，日本Orbray株式會社與Element Six（元素六）達(dá)成戰(zhàn)略合作，雙方將共同生產(chǎn)全球最高品質(zhì)的晶圓級單晶合成金剛石，來滿足未來尖端工業(yè)材料應(yīng)用要求。
2024年9月，浙江省經(jīng)濟(jì)和信息化廳發(fā)布《浙江省重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2024年版）》，芯片導(dǎo)熱用單晶金剛石晶圓被列入關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，性能要求為熱導(dǎo)率≥2000W/m·K，表面粗糙度Ra＜1nm，尺寸≥2英寸。
大尺寸單晶金剛石晶圓制備技術(shù)包括同質(zhì)外延生長法、馬賽克拼接法、異質(zhì)外延生長法等。新思界
行業(yè)分析人士表示，單晶金剛石晶圓在半導(dǎo)體熱沉、光學(xué)等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力，目前其已受到全球各國高度關(guān)注，相關(guān)研究也取得了良好進(jìn)展。單晶金剛石晶圓應(yīng)用潛力大，但大尺寸單晶金剛石合成困難，現(xiàn)有技術(shù)無法滿足晶圓級需求，未來仍需進(jìn)一步完善相關(guān)制備和加工工藝。
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