快科技2月12日消息,據(jù)國內(nèi)媒體報道稱,中國科研團(tuán)隊人工合成出超級鉆石,為打破立方金剛石應(yīng)用局限提供可能。
吉林大學(xué)物理學(xué)院高壓與超硬材料全國重點實驗室、綜合極端條件高壓科學(xué)中心劉冰冰教授、姚明光教授團(tuán)隊聯(lián)合中山大學(xué)朱升財教授等取得了重大突破,在Nature Materials上發(fā)表題為“General Approach for Synthesizing Hexagonal Diamond by Heating Post-Graphite Phases”的新研究論文,發(fā)現(xiàn)了高溫高壓下石墨經(jīng)由后石墨相形成六方金剛石的全新路徑。
論文中顯示,上述團(tuán)隊“首次”合成出高質(zhì)量六方金剛石塊材,發(fā)現(xiàn)其具有高出立方金剛石的極高硬度和良好的熱穩(wěn)定性。
該成果不僅提供了一種純相六方金剛石人工合成的有效途徑,給出了其獨立存在的有力證據(jù),也為超硬材料和新型碳材料添加了性能更為優(yōu)異的新成員,為突破立方金剛石的應(yīng)用局限提供了可能;該成果對深入了解隕石中鉆石的具體來源和重大地質(zhì)事件也有著重要意義。
目前全球各國都在追逐第四代半導(dǎo)體技術(shù),而金剛石材料如何運用就成了大家重要的突破口。
換句話說就是,金剛石半導(dǎo)體材料將成為未來的王者,因為金剛石的硬度、聲速、熱導(dǎo)率、楊氏模量等物理特性在所有材料中都首屈一指。
金剛石因其優(yōu)異的物理特性而常被稱為“終極功率半導(dǎo)體材料”,其優(yōu)點包括:
1、帶隙大,抗介電擊穿能力強;
2、遷移率(開關(guān)速度)高,功耗低;
3、在高溫、高輻射環(huán)境下也能穩(wěn)定運行。
金剛石特別適合用于功率半導(dǎo)體,因為作為絕緣體,金剛石的介電擊穿強度是硅的33倍,遠(yuǎn)高于SiC和GaN。
帶隙是硅的5.5倍,帶隙是指固體材料中不存在電子態(tài)的能量范圍。帶隙越大,發(fā)生介電擊穿的可能性就越小。金剛石功率半導(dǎo)體還可在大約5倍高溫的環(huán)境中工作,理論上可處理大約50,000倍的電力。
在金剛石半導(dǎo)體材料的研究進(jìn)展方面,日本無疑處于全球領(lǐng)先地位。從金剛石襯底的研發(fā),到器件的設(shè)計,再到設(shè)備的制造,日本已經(jīng)均有所布局,產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善,而我國也在追趕中。

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