Глобальная Конкуренция в Развитии Новой Эпохи Диамантовых Полупроводников

В последние годы область полупроводниковых материалов приветствовала два новых игрока – карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN). Они вызвали технологическую революцию благодаря своим выдающимся энергосберегающим и миниатюрным потенциалям. Однако, в поисках еще более высокопроизводительных полупроводниковых материалов, диамантовые полупроводники, обладая непревзойденными физическими свойствами, такими как непревзойденная твердость, скорость звука, теплопроводность и модуль Юнга, постепенно становится в центре внимания и рассматривается как будучий лидер.

В прошлом, отходы SiC были превращены в моиссанит, быстро завоевывая рынок благодаря своей экономичности. Сегодня настоячие алмазы ускоренно вступают в область полупроводников. Страны мира активно разрабатывают стратегии, добиваются технологических прорывов, и индустриальная цепочка диамантовых полупроводников постепенно формируется. Эта легендарная трансформация алмаза в полупроводники незаметно началась, открывая неограниченные возможности.

Диамант: Возвышение Ультимативных Полупроводниковых Материалов

Поскольку эффективность кремниевых приборов приближается к пределу в условиях высокой температуры и нагрева, SiC и GaN появились на сцене. Хотя они уже широко применяются в таких сценариях, как электрические транспортные средства, железнодорожные поезда и базовые станции 5G, с непрестанным ростом данных в системах связи требуется еще более высокопроизводительного полупроводникового материала. Диамант, обладая исключительной шириной полосы пропускания, прочностью к диэлектрическому пробою, высокой мобильностью и способностью стабильно работать в условиях высокой температуры и радиации, признан как "ультимативный полупроводниковый материал". Его прочность к диэлектрическому пробою в 33 раза превышает аналогичную характеристику кремния, а его полоса пропускания в 5.5 раза больше, чем у кремния. Теоретически он может работать в условиях высокой температуры и обрабатывать электрическую энергию, превосходя существующие материалы.

Перспективы Применения Диамантовых Полупроводников

Потенциальные применения диамантовых полупроводников огромны. В области спутниковой связи их компактная структура, способность обрабатывать высокие частоты и мощности, а также устойчивость к теплу и космическим излучению делают их идеальными заменителями традиционных вакуумных труб для эффективного увеличения сигнала. В ядерной энергетике диамантовые полупроводники имеют огромное значение для производства симуляционного оборудования, способного стабильно работать в экстремальных условиях высокой температуры и радиации. Кроме того, квантовые вычисления и другие области также надеются на диамантовые полупроводники.

Вызовы и Прогресс в Производстве Диамантовых Полупроводников

Несмотря на широкие перспективы диамантовых полупроводников, их производство сталкивается с многочисленными вызовы. Твердость диаманта затрудняет его точную шлифовку и обработку, и он может ухудшаться в условиях длительного использования. Кроме того, формирование более крупных диамантовых субстратов является дорогостоящим и технически сложным заданием. Однако, это не отпугивает отрасль. Многочисленные компании, университеты и научно-исследовательские институты посвящены исследованиям диамантовых полупроводниковых материалов и достигли значительного прогресса.

Лидирующая Позиция Японии в Области Диамантовых Полупроводников

В области исследований диамантовых полупроводниковых материалов Япония, несомненно, находится на переднем крае. От исследования и разработки субстратов, проектирования устройств до производства оборудования, Япония сформировала полную индустриальную цепочку. Например, компания Orbray успешно разработала технологию массового производства 2-дюймовых диамантовых пластин и стремится к цели 4-дюймовых. В то же время, Васеда Университет в Японии также сообщил о