2025十大金刚石半导体重大突破

田永君院士团队再刷新金刚石世界纪录

燕山大学田永君院士团队联合南京理工大学和宁波大学的研究人员通过一种名为“孪晶细化”的方法，显著了提高金刚石的硬度。这项研究通过优化金刚石内部的微结构，特别是通过引入互锁孪晶的方式，使金刚石变得更加坚硬。研究表明，采用较小粒径的OC纳米粒子作为前驱体，可以合成出具有更细孪晶结构的金刚石，硬度可达到276GPa。通过模型分析，互锁型孪晶配置被证明是提升硬度的关键因素。此次研究为设计和制造超硬材料提供了新的思路，并为未来精确调控金刚石微结构以优化其力学性能提供了理论依据。相关研究成果以“Enhancing the hardness of diamond through twin refinement and interlocked twins”为题，1月3日发表于nature synthesis。

掺硼金刚石的又一关键新发现

凯斯西储大学与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校团队发现，掺硼金刚石还能表现出另一种特殊的等离激元特性：当受到光照时，其内部电子会集体振荡，产生强烈的局部电场增强效果。这种能力对于开发先进的生物传感器、纳米光学组件、提升太阳能电池和量子器件性能至关重要。值得注意的是，尽管其他半导体或金属也具有类似性质，但它们通常不透明，而掺硼金刚石则保留了光学透明性，这赋予它额外的优势。相关研究成果以”Intervalence plasmons in boron-doped diamond“为题，1月14日发表于《自然·通讯》。

全球首套！我国金刚石量子器件新突破

由南方电网公司输配电部牵头，南网数研院、南网传感公司、中国科学院上海微系统所、超高压输电公司、贵州电网公司、西电高压开关、中国科学技术大学、浙江大学等单位联合研制的全球首套±800kV特高压直流量子电流传感器顺利通过新产品技术鉴定。研究团队利用金刚石内部独特的量子特性，通过检测电流产生的磁场来实现非接触电流测量。由于量子的加持，能实现其他传感器所不具备的超大范围、超高精度和高稳定的电流测量。据介绍，此次研制出的传感器是世界首个可以应用到±800kV特高压直流输电线路的量子电流传感器，解决了传感器在电网强磁高压环境下的非侵入电流测量技术难题，首次实现了1mA至10kA范围内万分之六的宽量程、高精度电流测量。

金刚石散热，戴比尔斯重磅宣布

1月23日，钻石巨头戴尔比斯（De Beers）旗下材料企业 Element Six 美国加州当地时间 22 日宣布推出面向先进半导体器件散热应用的一类铜-金刚石复合材料。该材料结合了在半导体器件散热领域中广泛得到应用的铜和具有出色热导能力的金刚石，可实现介乎两种原材料之间的导热系数和热膨胀系数。Element Six 公布了两款参数上存在区别的复合材料：其中金刚石体积分数在 35%±5% 的一款可实现 800 W/m·K 的导热系数，已是铜的两倍，同时最低厚度仅有 0.35mm；而另一款金刚石体积分数更高（45%±5%）的产品导热系数进一步增至 1000 W/m·K，但最低厚度也增加到了 2.0mm。

我国科学家“首次”合成“超级钻石”

2月10日，吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室、综合极端条件高压科学中心刘冰冰教授、姚明光教授团队联合中山大学朱升财教授等取得了重大突破。发现了高温高压下石墨经由后石墨相形成六方金刚石的全新路径，并"首次"合成出高质量六方金刚石块材，发现其具有高出立方金刚石的极高硬度和良好的热稳定性。该成果不仅提供了一种纯相六方金刚石人工合成的有效途径，给出了其独立存在的有力证据，也为超硬材料和新型碳材料添加了性能更为优异的新成员，为突破立方金刚石的应用局限提供了可能，也对深入了解陨石中钻石的具体来源和重大地质事件也有着重要意义。相关研究成果以“General Approach for Synthesizing Hexagonal Diamond by Heating Post-Graphite Phases”为题发表于《Nature Materials》。

全球最大单晶金刚石衬底问世

2月13日，日本EDP公司宣布成功研制出全球最大尺寸的单晶金刚石衬底，尺寸达到了32×31.5mm。根据EDP公布的未来发展计划，公司计划在2025年4月底前推出1英寸（25mm直径）的金刚石晶圆，并将在2025年底前通过拼接4块单晶的方式，研发2英寸（50mm直径）的马赛克晶圆。此外，EDP还设立了更长远的发展目标：在未来2-3年内，将单晶尺寸提升至50×50mm，最终实现2英寸单晶衬底；如果突破50×50毫米的单晶生长技术，则可通过拼接4块单晶，生产4英寸（100mm直径）的马赛克晶圆。

征世科技成功研发30mm×55mm单晶金刚石散热片

2月20日，上海征世科技股份有限公司（以下简称：征世科技）宣布在单晶金刚石散热片领域取得重大突破，成功研发出尺寸达30 mm×55 mm的单晶金刚石散热片。这一成果标志着征世科技在散热材料领域的技术已达到国际先进水平，为5G通信、人工智能、高性能计算等领域的散热难题提供了全新的解决方案。具体参数为：尺寸：30 mm×55 mm；厚度：0.3~3.0 mm；热导率：1800~2200 W/(m·K)；偏离角：(100)面偏角3°左右；氮浓度：0.2×10ˉ⁶以下。

征世科技成功研发2英寸单晶金刚石晶圆

2月20日上海征世科技股份有限公司宣布成功研发出2英寸（1英寸=2.54 cm）单晶金刚石晶圆。具体参数为：尺寸：2英寸；厚度：0.3~3.0 mm；热导率：1800~2200 W/(m·K)；偏离角：(100)面偏角3°左右；氮浓度：0.2×10ˉ⁶以下。

日本 Orbray 开发出20mm×20mm金刚石单晶基板

3月，日本Orbray公司表示开发出了世界上最大的自立单晶（111）金刚石衬底的生产技术，尺寸为 20mm × 20mm。这一成果标志着公司在推进基于金刚石的量子器件和功率器件方面迈出了重要一步。早在2021年，Orbray宣布成功开发出了高质量、直径2英寸的(100)自立式金刚石衬底。在这一金刚石晶体生长技术的基础上，公司利用专门设计的蓝宝石衬底，推进了(111)单晶金刚石自立衬底的开发。Orbray计划在 2026 年之前将这项技术商业化。

石墨烯联手金刚石，突破极限

上海交通大学沈彬教授课题组在高性能磨粒领域取得了重要进展。通过石墨烯以共价键界面装甲金刚石磨粒，首次实现了传统磨粒物理性能极限的突破。该研究不仅提升了传统磨粒的耐磨损与抛光性能，也为基于液态金属催化的微/纳米颗粒表面原位改性提供了新的技术方案。相关研究成果以“Covalently armoring graphene on diamond abrasives with unprecedented wear resistance and abrasive performance”为题发表于《International Journal of Machine Tools and Manufacture》。