随着现代科学与技术的发展，，，，硅材料在半导体制作上逐渐趋向物理极限，，，，已经无法满足一些超高规格电子产品的苛刻条件，，，，特别是针对射频芯片、、、、功率器件在高频、、、、高压、、高功率的需求上，，，，硅材料性能的限制尤为突出。。。。同时，，，芯片制程的不断缩小，，，关键工艺难度越来越大，，进度越来越缓慢。。。面向高功率密度器件如芯片的高效散热领域，，，，具有最高热导率的金刚石被视为是解决“热病”问题的最佳“良药”。。。
高集成芯片会产生大量热量，，并且通常表现出不均匀的散热，，导致它们达到过高的温度，，，从而降低其性能、、、、可靠性和寿命，，，功耗不断增加带来“热死亡”问题突出。。。。
图1 芯片受温度影响示意图
为了保证热沉的正常工作、、、、良好性能和使用寿命，，，，必须考虑如导热系数、、、热膨胀系数、、、介电常数、、、、电阻率、、、可金属化和机械可加工性等相关的物理化学性能。。。作为第四代半导体材料中的佼佼者，，，，金刚石材料具有目前所知的天然物质中最高的热导率，，，且工作温度最高可达600℃以上，，，，并具备化学性质稳定、、、电器绝缘性好、、、介电常数小、、、热膨胀系数与器件材料的膨胀系数基本相同、、、表面平整度高、、密度低等特性。。。目前最具有潜力的轻质、、、、高效、、、、长寿命的高导热材料为碳基材料，，主要是金刚石材料。。
图2比较功率半导体材料Si/SiC/GaN/Diamond，，，构成最大六边形的紫色是金刚石的特征
有实验表明，，金刚石在实际应用条件下的热管理能力极佳，，，实验将薄膜加热器放置在硅或硅-金刚石芯片(27 × 28 mm2)的表面上，，，以模拟热源(10 × 10 mm2)，，，，并将芯片放置在冷却板上，，，如图3a所示。。。热源和冷却装置分别在t0和t1打开。。图3b揭示了在2 W/cm2的热源功率下，，，具有和不具有金刚石层的Si芯片的表面温度随加热时间的变化。。值得注意的是，，在冷却装置打开之前和之后，，金刚石散热器将热点的温度降低了大约8 ℃，，，，该收益在更高的功率(5 W/cm2)下达到25 ℃降温效果。。。。
图3 （a）用于评估硅-金刚石芯片散热性能的测量装置示意图，，，，（b）硅和硅-金刚石芯片的表面温度随测试时间曲线，，，（c）用红外热成像研究硅和硅-金刚石晶片的温度分布。。
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