上世紀(jì)80年代初，化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石研究興起，這是一種通過(guò)高溫將氫氣和碳?xì)錃怏w（通常是甲烷CH₄）分解成碳?xì)浠钚曰鶊F(tuán)，在一定條件下，在襯底材料上沉積出金剛石的方法——相比傳統(tǒng)高溫高壓法（HTHP）金剛石顆粒較小且含有觸媒等雜質(zhì)，該方法能夠沉積大尺寸和高純度薄膜，這成為金剛石應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)的前提基礎(chǔ)。隨著研究的深入，經(jīng)過(guò)對(duì)不同CVD技術(shù)的嘗試和篩選，微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）以更好的控制和更高的沉積速率逐步成為產(chǎn)業(yè)化的首選路線(xiàn)。而在該技術(shù)不斷完善的同時(shí)，相關(guān)研究也開(kāi)始偏重于挖掘CVD金剛石材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用潛力……

王宏興教授團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石自支撐襯底量產(chǎn)

我國(guó)是人造金剛石大國(guó)，這個(gè)“大”主要是指HTHP金剛石，通常也叫工業(yè)金剛石，主要利用其極高的硬度用于切割、磨削等應(yīng)用。真正被譽(yù)為“終極半導(dǎo)體”的其實(shí)是CVD金剛石，但國(guó)內(nèi)這方面的研究長(zhǎng)期空白。2013年，作為西安交大引進(jìn)的國(guó)家級(jí)特聘專(zhuān)家人才王宏興組建西安交大寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究中心，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)科研人員開(kāi)始攻關(guān)，歷經(jīng)10年潛心研發(fā)，目前已形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金剛石半導(dǎo)體外延設(shè)備研發(fā)、單晶/多晶襯底生長(zhǎng)、電子器件研制等系列技術(shù)，有力支撐和推動(dòng)我國(guó)金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，摻雜一直是金剛石材料在電子器件應(yīng)用中的一個(gè)瓶頸，特別是n型摻雜難度較大。王宏興教授團(tuán)隊(duì)的重要成果之一就是研制出n型高效摻雜MPCVD設(shè)備，將摻雜效率提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，這正是金剛石p-n結(jié)器件工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵前置條件。

王宏興帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)攻關(guān)的同時(shí)還與國(guó)內(nèi)相關(guān)大型通信公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)相關(guān)研究所等開(kāi)展金剛石半導(dǎo)體材料與器件研發(fā)應(yīng)用的廣泛合作，促進(jìn)了金剛石射頻功率電子器件、電力電子器件、MEMS等器件的實(shí)用性發(fā)展。而這些已成為目前AI硬件性能提升的重要參考和借鑒，如將金剛石薄膜用于AI加速器芯片的散熱層，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并延長(zhǎng)使用壽命；如在國(guó)防、航空航天以及自動(dòng)駕駛領(lǐng)域等極端或特殊場(chǎng)景，金剛石的耐高溫耐輻射特性能讓AI芯片可靠運(yùn)行；還比如金剛石基MOSFET等功率器件能夠在較低的損耗下實(shí)現(xiàn)更高頻率和更高功率的處理等等。

10月22-23日，深圳“新材料為AI產(chǎn)業(yè)提速”先鋒論壇上，王宏興教授將做題為“金剛石半導(dǎo)體材料與器件的新進(jìn)展”的報(bào)告，結(jié)合摻雜、薄膜生長(zhǎng)、器件設(shè)計(jì)，清晰展現(xiàn)金剛石半導(dǎo)體前沿技術(shù)、材料和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)業(yè)全景。歡迎了解會(huì)議詳情并報(bào)名參會(huì)！

報(bào)告人簡(jiǎn)介

王宏興，1979/09-1983/07西安交通大學(xué)電子工程系，工學(xué)學(xué)士；1988/09-1991/06西安交通大學(xué)電子工程系，工學(xué)碩士；1998/10-2001/09日本德島大學(xué)研究生院，工學(xué)博士。

西安交通大學(xué)，電信學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系，教授/博士生導(dǎo)師，電子物理與器件教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，美國(guó)電氣學(xué)會(huì)（IEEE）、日本應(yīng)用物理學(xué)會(huì)（JSAP）、日本電氣學(xué)會(huì)（IEEJ）、美國(guó)顯示學(xué)會(huì)（SID）和美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）委員、陜西省真空學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。

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