最近，戴比爾斯集團(tuán)旗下，以開(kāi)發(fā)化學(xué)氣相沉積(CVD)金剛石技術(shù)和器件聞名的合成金剛石材料公司Element Six（元素六）宣布，公司將領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)新的國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）項(xiàng)目：UWBGS（超寬禁帶半導(dǎo)體）——元素六及其合作伙伴將開(kāi)發(fā)4英寸單晶金剛石材料，比目前常規(guī)可用的材料大10倍以上，以加速關(guān)鍵的電子技術(shù)。

超寬帶隙是指帶隙能量明顯高于硅（Si）或砷化鎵（GaAs）等傳統(tǒng)半導(dǎo)體，這類(lèi)材料尤其適合于高功率、高頻和高溫應(yīng)用，除了金剛石也包括氧化鎵、氮化鋁、氮化鎵等等。其中，金剛石帶隙（5.5eV）具有化學(xué)和輻射惰性、高載流子遷移率、熱傳導(dǎo)和寬電子帶隙等特性，高溫和高壓性能尤其出色，因此具有提高半導(dǎo)體器件（如基板、薄膜、界面材料等）性能的潛力，可以減小整體尺寸、重量和功耗（SWaP）。但是它的產(chǎn)業(yè)化長(zhǎng)期受困于制造挑戰(zhàn)和高成本的限制。

Element Six對(duì)UWBGS計(jì)劃的貢獻(xiàn)將利用其在大面積CVD聚晶金剛石和高質(zhì)量單晶(SC)金剛石合成方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)4英寸設(shè)備級(jí)SC金剛石基板。該公司與高功率半導(dǎo)體公司ABB合作，制造出了首款高壓塊狀金剛石肖特基二極管；此外，最近還利用其位于美國(guó)俄勒岡州波特蘭的核心技術(shù)，完成了先進(jìn)CVD設(shè)施的建設(shè)和調(diào)試，該設(shè)施由可再生能源提供動(dòng)力。Element Six首席技術(shù)專(zhuān)家Daniel Twitchen教授表示：“自20世紀(jì)50年代首次實(shí)現(xiàn)規(guī)模合成以來(lái)，工業(yè)金剛石已經(jīng)顛覆了多個(gè)市場(chǎng)，我相信UWBGS的技術(shù)突破將有助于開(kāi)啟半導(dǎo)體行業(yè)未來(lái)70年的機(jī)遇。”

對(duì)于UWBGS項(xiàng)目，Element Six已與全球其他該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者合作，包括日本的Orbray（擁有大面積金剛石專(zhuān)業(yè)知識(shí)）、雷神公司（GaNRF設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者）、法國(guó)的HiquteDiamond（擁有位錯(cuò)工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)）以及美國(guó)的斯坦福大學(xué)和普林斯頓大學(xué)（擁有材料塊體和表面處理特性專(zhuān)業(yè)知識(shí)）。通過(guò)這一全球網(wǎng)絡(luò)的合作，UWBGS有望突破金剛石創(chuàng)新的界限，實(shí)現(xiàn)新一代超寬帶隙半導(dǎo)體。

編譯整理 YUXI