小材料大应用！！！金刚石热沉片将迎来市场爆发期！！！

金刚石以其优异的性能在高端制造业如精密工具、、耐磨零件、、
、、光学元件涂层
、、、电子产品配件加工等领域有广泛应用。。。
。此外金刚石不光是“工业牙齿”，
，，还是“终极半导体”。。人造金刚石的性能已与天然金刚石的性能接近，
，，通过CVD法制造的金刚石膜主要有以下四种应用：

1
、、、工具和摩擦磨损应用：目前的工具级金刚石膜产品，，
，基本上限于修整条和拉丝模芯，，，，替代天然金刚石，
，，且受到PCD的竞争，，
，
，因此市场规模不会很大。。。。精密切削刀具曾被认为是一个很好的市场方向，
，但却面临在高端的天然和合成金刚石单晶刀具和位于低端的PCD刀具的夹击，，，，且由于多晶金刚石膜的柱状晶特征，，，只适合于制作中低端的刀具，，，在产品定位和性价比上很难发挥优势。
。金刚石薄膜涂层工具由于应用面广，，，
，制备成本低，，还有很大的发展余地
。
。。但目前国内市场还仅限于大尺寸深孔硬质合金拉丝模。。。金刚石膜涂层硬质合金金属切削刀具仍然没有大批量面市。。
。。

2、、热学应用：金刚石膜的热导率在所有已知材料中最高
，，
，是铜
、、、、银的5倍
，
，，，又是良好的绝缘体，，，因而是大功率激光器件
、、、、微波器件、、、高集成电子器件的理想散热材料采用金刚石热沉（散热片）的大功率半导体激光器已经用于光通信，，在激光二极管、、功率晶体管、、
、电子封装材料等方面都有应用。。。未来，，潜在市场规模很大，，，，随着新能源汽车、、
、新能源光伏、、、激光器、、、军工武器等领域的应用不断扩展，，金刚石热沉片将迎来市场爆发期。
。。

3
、、
、、电子学应用：由于大面积金刚石膜异质外延一直未能取得突破，，，，以及在n-型掺杂方面的困难，
，，金刚石高温半导体已不再是当前高温半导体研究的主流。。虽然SiC的半导体性能远比不上金刚石，，
，但大尺寸SiC单晶却比金刚石更容易生长
，，，，且和现有的硅半导体技术具有更好的兼容性。。。因此当前国内外SiC是研究的主流，，，而不是金刚石是一个合理的选择。。。。

4、、
、、光学应用：在极端应用环境下，
，CVD金刚石膜具有明显的优势
，
，个别情况下可能是唯一的选择
。。
。
。问题在于实际的应用对于金刚石自支撑膜的质量（要求光学极）
，，尺寸和厚度，，，形状（比如球罩），，，以及应用环境都十分苛刻。。技术难度非常人可以想象。。在过去10年中，，，由于现有材料如蓝宝石(3-5μm中波红外窗口材料)和ZnS (8-12μm长波红外窗口材料)基本上能够满足应用要求，
，，因此没有把光学级金刚石膜的工程应用放到议事日程。
。进入“十二五”以后，
，
，才发现针对未来技术的发展，
，金刚石膜在某些重要应用领域成了几乎唯一的选择。。
。。但由于长期以来没有足够的资金支持
，，，现在想要在短期内实现光学级金刚石膜的工程应用，
，
，，谈何容易。。。无论如何，，这为CVD金刚石膜研究注入了新的活力。
。。但从产业化的角度来看，，，市场规模不会很大
。。。

综上金刚石可分为四类，，
，包括：电子级、、光学级、、、、工具级和热沉级。。。电子级主要用于量子通讯、
、、
、超级计算机等，，
，，光学级用于光学窗口
，
，工具级主要用于刀具表面涂层，
，，而热沉级主要作为高功率器件的散热材料。。。

金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，，
，，它是继硅（Si）、、、砷化镓（GaAs）、、
、磷化铟（InP）、、
、氮化镓（GaN）等之后的重要半导体材料之一
，，，
，金刚石热沉片可用于重要的半导体器件，，在生物检测和医疗、、平板显示
、、、、环保工程、
、功能器件等多个高新技术领域都有巨大的应用潜力
。。。
。其优异的性能可归纳如下：

（1）极高的介质击穿特性
：击穿电场为107V/cm，，，是GaAs材料的50倍，，
，GaN材料的2倍，
，SiC材料的2.5倍。。。

（2）极高的功率容量：金刚石容许的功率使用容量是Si材料的2500倍以上
；特别适合制作大功率电子器件
。。

（3）极高的热传导
：室温下金刚石具有最高的热导率，，
，，是铜的5倍
。。。

（4）低的介电常数：金刚石的介电常数为5.7，，，约为GaAs的1/2，，
，，比InP的一半还小，
，，，也就是说，，在给定的频率下，
，金刚石半导体具有可竞争性的容性负载，，，这为毫米波器件的设计提供了极大的方便。。。

（5）高饱和载流子速度：金刚石的饱和载流子速度是GaAs
、、Si或InP的12.7倍，
，，，而且载流子速度比GaAs的峰值还要大，，即在电场强度增加时也可维持其高的速率。。。。

（6）高载流子迁移率：无论是电子迁移率还是空穴迁移率都优于其他半导体材料，，金刚石电子迁移率为4500cm2/（V·s）
，
，，而Si为1600cm2/（V·s）
，，，GaAs为800cm2/（V·s），，GaN为600cm2/（V·s）；金刚石的空穴迁移率为3800cm2/（V·s）
，，，，而Si为600cm2/（V·s）
，，GaAs为300cm2/（V·s），，，
，GaN小于50cm2/（V·s），，，
，因而，，金刚石可以制作高频电子器件。。

（7）极高的品质因数：通常，
，，品质因数由饱和载流子速度和介电强度确定。。。如以Si的品质因数为1作为基准，
，，，那么GaAs的品质因数为7
，，InP的品质因数为16
，
，SiC的品质因数为1138
，
，金刚石的品质因数为8206。。
。。当其品质因数用于判断逻辑电路的潜力时
，，介电常数、
、、、饱和载流子速度和热导率是判据
，，如Si的判据为1，，，，则GaAs为0.456，，，SiC为5.8，，金刚石为32.2，，，，因此
，，，，在理论上，，，金刚石最适合于集成电路使用。。

（8）优良的光学特性：金刚石不仅具有优异的电学特性，，，，而且有优良的光学特性。。。金刚石除在紫外和红外的某些波段存在本征吸收外，，
，在整个光谱波段（紫外、
、、
、可见光、、、、红外）均透明，，，
，并有不寻常的高折射率，，因此
，，
，，金刚石是最理想的光学窗口材料。。。。

（9）极高的硬度和极高的化学稳定性
：金刚石不仅具有结构致密、
、耐磨、、、低摩擦因数和极高的硬度
，，，而且在大多数环境下都是绝对稳定，，，耐化学腐蚀的。。。
。