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今日、半導体産業は重要な変革期にあり、シリコンが主流の半導体分野は、高出力密度、高周波、高温、高放射線などのボトルネックに直面しています。 ganやsicを筆頭に新材料の開発は、高出力、小型化、集積化、多機能化の方向に向けたパワーデバイスの継続的な進歩を表していますが、放熱やエネルギー効率などの重要な機能は依然として業界の揺るぎない追求です。 。

究極の性能と効率を追求する時代に、ダイヤモンドが主導するチップ革命が静かに起きています。

ダイヤモンドとは、研磨されていないダイヤモンドの原石を指します。半導体の新素材として注目を集めている「ダイヤモンド」チップの魅力とは何でしょうか？無限の可能性の裏側には、進歩と挑戦が共存しています。

「ダイヤモンド」チップの魅力とは？

「自然界で最も硬い物質」として知られるダイヤモンドは、驚くほど硬いだけでなく、優れた熱伝導性、極めて高い電子移動度、耐高圧性、高周波耐性、低コスト、高温などの優れた性能を多数備えています。耐久性、その他の物性に優れています。

具体的には、ダイヤモンド半導体は、超ワイドバンドギャップ（5.45ev）、高い破壊電界強度（10mv/cm）、高いキャリア飽和ドリフト速度、高い熱伝導率（2000w/m・k）、優れたデバイス品質係数などの材料特性を備えています。 (johnson、keyes、baliga) によれば、ダイヤモンド基板を使用すると、高温、高周​​波、高出力、耐放射線性の電子デバイスを開発でき、「自己発熱効果」や「アバランシェ降伏」などの技術的なボトルネックを克服できます。デバイス。

さらに、ダイヤモンドは光学分野において良好な光透過率や屈折率などの優れた物性を有し、電気的には光電子デバイスの研究開発に適しており、その絶縁性と誘電率により複雑な領域でも安定した役割を果たします。一方、高い強度と耐摩耗性により、チップは極端な作業条件に耐えることができます。

これらの特性により、ダイヤモンドはチップ製造の分野で大きな可能性を示し、高電力密度および高周波電子デバイスの放熱によく使用されます。 5g/6g通信、マイクロ波/ミリ波集積回路、検出・センシングなどの分野の発展において重要な役割を果たしています。ダイヤモンド半導体は、新しい半導体材料として期待されており、業界では「究極の半導体材料」とも言われています。

ダイヤモンドエレクトロニクスを使用することにより、従来の半導体の熱管理のニーズが軽減されるだけでなく、これらのデバイスはエネルギー効率が向上し、より高い降伏電圧や過酷な環境に耐えることができます。

たとえば、電気自動車では、ダイヤモンドベースのパワーエレクトロニクスは、通信分野、特に 5g およびより高いレベルのネットワーク、高周波および高レベルのネットワークの展開において、より効率的な電力変換を実現し、バッテリ寿命を延長し、充電時間を短縮できます。高出力デバイスの需要は日に日に高まっています。単結晶ダイヤモンド基板は、rf スイッチ、アンプ、送信機などの次世代通信システムをサポートするために必要な熱管理と周波数性能を提供します。家庭用電化製品では、単結晶ダイヤモンド基板は、より小型、高速、より効率的なスマートフォン、ラップトップ、ウェアラブルを駆動できます。これにより、新たな製品革新がもたらされ、家庭用電化製品市場の全体的なパフォーマンスが向上します。

市場調査機関virtuemarketのデータによると、世界のダイヤモンド半導体基板市場は2023年に1億5,100万米ドルに達し、2030年末までに市場規模は3億4,200万米ドルに達すると予想されています。 2024 年から 2030 年までの年間平均成長率は 12.3% と予測されます。中でも、中国、日本、韓国などのエレクトロニクスおよび半導体産業からの需要の高まりにより、アジア太平洋地域がダイヤモンド半導体基板市場を支配し、40％以上を占めると予想されています。 2023 年までに世界の収益シェアの

ダイヤモンドは、その特有の利点と幅広い見通しによって、半導体産業チェーンの多くのつながりにおいて大きな可能性と価値を示してきました。ヒートシンク、パッケージングからマイクロナノ加工、bdd電極や量子技術応用に至るまで、ダイヤモンドは半導体産業のさまざまな主要分野に徐々に浸透し、技術革新と産業のアップグレードを促進しています。

ヒートシンクと放熱:ダイヤモンドは、その優れた熱伝導性と絶縁特性により、高出力放熱の第一の選択肢となっています。ダイヤモンド単結晶ヒートシンクの熱伝導率は、銅や銀の 5 倍です。半導体レーザーでは、ダイヤモンド ヒートシンクにより放熱が大幅に改善され、熱抵抗が低減され、出力が向上し、耐用年数が延長されます。

この特性により、ダイヤモンドは新エネルギー車、産業用制御、その他の分野の高出力 igbt モジュールにも幅広い応用の可能性があり、より効率的な放熱とより高い電力密度の実現に役立ちます。

現在、高出力半導体レーザーで一般的に使用されている放熱材料は、遷移ヒートシンクとして銅ヒートシンク上に焼結された窒化アルミニウムヒートシンクです。ただし、熱伝導率が 1000 ～ 2000 w/m・k である必要がある場合、現在ダイヤモンドが第一の選択肢、または唯一のオプションのヒートシンク材料です。ヒートシンク材料として使用されるダイヤモンドには、主に 2 つの形態があります。それは、ダイヤモンド フィルムと、ダイヤモンドと銅、アルミニウム、その他の金属との複合体です。

半導体パッケージ基板:基板は、ベアチップパッケージングにおける熱伝導の重要な役割を果たします。 al2o3 セラミックは現在最も生産され広く使用されているセラミック基板ですが、その熱膨張係数 (7.2×10) により、^-6/℃）と比誘電率（9.7）はsi単結晶に比べて比較的高く、熱伝導率（15〜35w/（m・k））はまだ十分高くないため、al2o3セラミック基板は高周波には適していません。 、大規模アプリケーションで使用されます。

したがって、マイクロエレクトロニクス技術の発展に伴い、高密度実装と小型化の特性がますます明らかになり、コンポーネントの熱流密度はますます大きくなり、新しい基板材料に対する要求はますます高くなっています。熱伝導率が高く、より優れた性能を備えた基板材料の開発が一般的な傾向になっています。その後、高熱伝導率のセラミック基板材料であるaln、si3n4、sic、ダイヤモンドなどが徐々に市場に参入してきました。

中でもダイヤモンドは、その高い熱伝導率、低い熱膨張係数、優れた安定性により、新世代のパッケージ基板材料の注目を集めてきました。ダイヤモンド粒子を ag、cu、al などの熱伝導性の高い金属マトリックスと混合することにより、調製されたダイヤモンド/金属マトリックス複合材料は、電子パッケージングの分野で最初にその大きな可能性を示しました。

単一のダイヤモンドをパッケージ材料にするのは難しく、コストが高くなりますが、その熱伝導率は他のセラミック基板材料と比較して数十倍、さらには数百倍優れているため、多くの大手メーカーが研究に投資しています。特にコンピューティング能力の需要が急増する中、ダイヤモンドパッケージ基板は高性能チップの放熱問題に対する革新的なソリューションを提供し、aiやデータセンターなどの産業の急速な発展に貢献しています。

マイクロ・ナノ加工：炭化ケイ素や窒化ガリウムなどの第 3 世代の半導体材料は加工が難しく、その超硬質の特性によりダイヤモンド粉末とその製品は強力な加工ツールとなっています。

たとえば、ダイヤモンド工具は炭化ケイ素結晶の切断、研削、研磨に重要な役割を果たします。さらに、5gやモノのインターネットなどの技術の普及に伴い、家電業界では精密加工の需要が高まっており、ダイヤモンド切削工具や微粉末製品は、金属、セラミックス、脆性材料の高品質な精密表面処理ソリューションを提供しています。材料、業界の技術進歩と産業の高度化を促進します。

また、ダイヤモンドは光学窓、bdd電極、量子技術など多くの分野で優れており、将来の半導体材料の強力な競争相手と見なされています。

「ダイヤモンド」チップの工業化は進み続ける

現在、世界では半導体分野におけるダイヤモンドの研究開発が活発化しています。

element six が uwbgs プロジェクトを獲得

最近、element six は米国で、単結晶 (sc) ダイヤモンド基板を使用した超広帯域高出力半導体の開発という重要なプロジェクトを主導しています。このプロジェクトは、米国国防高等研究計画局 (darpa) が主導するウルトラワイドバンドギャップ半導体 (uwbgs) プログラムの一環であり、防衛および商業用途向けの次世代の高度な半導体技術を開発し、性能と性能を突破することを目的としています。半導体の効率限界。

作製された大型ダイヤモンドウェーハはヒートシンクや光学分野での利用が可能だが、電子級半導体分野での商業利用には多くの困難がある。例えば、大型の単結晶ダイヤモンドの合成、剥離、研削、研磨などの技術的課題は依然として解決の余地がある。

この目的を達成するために、element six は、フランスの hiqute diamond、日本の orbray、raytheon、米国のスタンフォード大学およびプリンストン大学を含む半導体業界の主要企業数社と戦略的パートナーシップを確立しました。結晶転位工学、高周波窒化ガリウム技術、材料表面および体積処理の専門知識を統合するこれらのコラボレーションは、超ワイドバンドギャップ半導体技術の開発を進める上で極めて重要です。

報道によると、エレメントシックスは英国ロンドンに本社を置くダイヤモンド会社デビアスの子会社であり、単結晶ダイヤモンドおよび多結晶ダイヤモンドの合成におけるリーダーであり、化学蒸着（cvd）技術において豊富な経験を持っています。 。

element six の uwbgs プログラムへの貢献により、大面積 cvd 多結晶ダイヤモンドおよび高品質単結晶 (sc) ダイヤモンド合成における同社の専門知識が活用され、4 インチのデバイスグレードの sc ダイヤモンド基板が可能になります。

sc ダイヤモンド基板は、高出力無線周波スイッチ、レーダーおよび通信アンプ、高電圧電源スイッチ、極限環境用の高温エレクトロニクス、深紫外 led およびレーザーなど、数十億ドルを支える高度な電子製品を実現するための鍵となります。ドルシステム市場。

エレメントシックスは、高度に規則正しい結晶構造を持つ高品質の単結晶ダイヤモンドウェーハを生産することができます。現在、sc ダイヤモンド基板は cern 大型ハドロン衝突型加速器の監視システムに使用されており、ヒッグス粒子の発見に役立っています。 element six は、高出力半導体のリーダーである abb と提携して、初の高電圧バルク ダイヤモンド ショットキー ダイオードを実現しました。さらに、element six は最近、コア技術を活用し、再生可能エネルギーを利用する最先端の cvd 施設の建設と試運転をオレゴン州ポートランドに完了しました。

多結晶ダイヤモンドに関しては、element six の多結晶ダイヤモンド ウェーハは直径 4 インチを超え、euv リソグラフィーの光学窓や、高出力密度の si および gan 半導体デバイスの熱管理アプリケーションに広く使用されています。

さらに、高電圧デバイスに関しては、element six はスイスの abb 社と協力して初の高電圧バルク ダイヤモンド ショットキー ダイオードを実現し、パワー エレクトロニクスの分野を変えるダイヤモンド ベースの半導体の可能性を実証しました。

同時に、element six はパートナーと協力してダイヤモンド技術の中核となる機能を拡張しています。オーブレイ・ジャパンとの知的財産および機器のクロスライセンスを通じて。オーブレイは、従来の基板よりも大きい直径55ミリメートル（約2インチ）の単結晶ダイヤモンド基板を製造する技術を確立した。これは、直径最大150ミリメートル（約6インチ）のダイヤモンドを堆積できるelement sixのcvd（化学蒸着）技術とorbrayの専門知識を組み合わせるものです。耐電圧性や放熱性に優れた次世代パワー半導体や通信半導体用の大口径単結晶ダイヤモンド基板の製造技術を確立し、単結晶ダイヤモンドウェーハの生産規模を拡大し、さらなるシェア拡大を目指す。超ワイドバンドギャップ半導体市場で大きなシェアを獲得。

さらに、エレメントシックスは最近、再生可能エネルギーを利用し、高品質の単結晶ダイヤモンド基板を大量生産できる先進的なcvd施設の建設と試運転をオレゴン州ポートランドに完了しました。

ダイヤモンドは単結晶と多結晶の 2 つのタイプに分けられることを強調しておく必要があります。多結晶ダイヤモンドは一般にヒートシンク、赤外線や電子レンジの窓、耐摩耗コーティングなどに使用されますが、ダイヤモンド内部にキャリアの原因となる粒界が存在するため、ダイヤモンドの優れた電気特性を本来発揮することができません。移動度や電荷の収集効率が大幅に低下するため、電子デバイスの性能が著しく低下しますが、単結晶ダイヤモンドにはそのような懸念がなく、検出器やパワーデバイスなどの重要な分野で一般的に使用されています。

長年にわたり、高圧高温技術 (hpht) を使用して製造された合成ダイヤモンドは、ダイヤモンドの非常に高い硬度と極めて高い耐摩耗性を最大限に活用して、研削用途に広く使用されてきました。過去 20 年間にわたり、化学蒸着 (cvd) に基づく新しいダイヤモンド形成方法が商業化され、単結晶および多結晶ダイヤモンドをより低コストで製造できるようになりました。これらの新しい合成方法により、ダイヤモンドの光学的、熱的、電気化学的、化学的、電子的特性を最大限に活用することが可能になります。

huawei レイアウト ダイヤモンド

2023年11月、ファーウェイとハルビン工業大学は「シリコンとダイヤモンドをベースとした三次元集積チップのハイブリッド接合方法」という特許を共同出願した。この特許には、シリコンとダイヤモンドをベースとした三次元集積チップのハイブリッド接合方法が含まれる。ダイヤモンドの接合方法。

具体的には、cu/sio2ハイブリッド接合技術を用いてシリコン系基板材料とダイヤモンド基板材料を三次元一体化しています。ファーウェイは、シリコンベースの半導体とダイヤモンドを組み合わせることで、それぞれの異なる利点を最大限に活用したいと考えている。

特許書には、「集積密度が増加し続け、フィーチャーサイズが縮小し続けるにつれて、電子チップの熱管理は大きな課題に直面しています。チップ内部に蓄積された熱がパッケージの表面ヒートシンクに伝達されるのは困難です」と述べられています。内部ジャンクション温度が急激に上昇し、チップの性能、安定性、耐用年数が著しく脅かされることになります。「この特許は、ダイヤモンドの高い放熱性を利用し、三次元集積シリコンに放熱チャネルを提供することを目的としています。」ベースのデバイスを使用して、デバイスの信頼性を向上させます。

今年3月、アモイ大学のyu daquan教授のチームはファーウェイのチームと協力して、反応性ナノ金属層に基づくダイヤモンド低温接合技術を開発し、2.5dガラスアダプタープレートの背面に多結晶ダイヤモンド基板を統合することに成功した。熱テストチップ (ttv) は、その放熱特性を調べるために使用されます。

ダイヤモンド鋳造所、

世界初の単結晶ダイヤモンドウェーハを育成

mit、スタンフォード大学、プリンストン大学のエンジニアによって設立された会社である diamond foundry も、ダイヤモンド チップの分野で進歩を遂げています。

同社は、人工知能、クラウドコンピューティングチップ、電気自動車のパワーエレクトロニクス、無線通信チップを制限する熱的課題を解決するために、単結晶ダイヤモンドウェーハを使用したいと考えていると理解されている。

2023年10月、diamond foundryは世界初の単結晶ダイヤモンドウェーハを育成しました。具体的なデータによると、このダイヤモンドウェーハは直径100mm、重量100カラットです。 diamond foundry は現在、リアクター内で長さ、幅が 4 インチ、厚さが 3 mm 未満のダイヤモンド ウェーハを成長させることができ、これらのウェーハをシリコン チップと一緒に使用して、チップから発生する熱を素早く伝導して放熱することができます。

diamond foundry は、各チップにダイヤモンドを埋め込む技術を開発しました。ダイヤモンドを直接原子結合することで、半導体チップをダイヤモンド ウェーハ基板に結合し、性能を制限する熱のボトルネックを排除します。

熱条件の比較

(出典: ダイヤモンドファウンドリ)

このソリューションの利点は、チップが定格速度の少なくとも 2 倍で動作できることです。 diamond foundry のエンジニアらは、nvidia の最も強力な ai チップの 1 つでこの方法を使用すると、実験条件下で定格速度を 3 倍にすることもできると述べています。

ダイヤモンドファウンドリーは以前、2023年以降にシングルダイヤモンドウェーハを導入し、各チップの背後にダイヤモンドを配置したいと考えており、2033年頃には半導体にダイヤモンドを導入する予定であると明らかにした。

advent diamond: ダイヤモンドにリンをドープしたテクノロジー

米国のadvent diamondも、ダイヤモンド半導体材料の量産に取り組む新興企業で、今年4月にこの分野の進捗状況を明らかにした。

advent diamond の中核となるイノベーションの 1 つは、リンをドープした単結晶ダイヤモンドを推奨基板上で成長させる能力であり、この能力を持つ米国で唯一の企業です。リンのドーピングは、電子デバイスの開発における重要な要素であるダイヤモンドに n 型半導体を作成するため、特に重要です。さらに、アドベント ダイヤモンドは、ホウ素をドープしたダイヤモンド層を大面積にわたって成長させるというマイルストーンを達成し、ダイヤモンドベースのエレクトロニクスの潜在的な用途を拡大しました。

advent diamond の専門知識は、材料の成長を超えて、包括的なコンポーネントの設計、製造、および特性評価の能力にまで及びます。これには、エッチング、フォトリソグラフィー、メタライゼーションなどの高度なクリーンルーム プロセスに加え、顕微鏡法、エリプソメトリー、電気測定などの包括的な特性評価技術が含まれます。アドベント・ダイヤモンドは、この最先端の成長技術を使用して、不純物濃度が極めて低い真性ダイヤモンド層を開発し、半導体グレードのダイヤモンド材料の最高の品質と性能基準を確保したと述べた。

advent diamond は現在 1 ～ 2 インチの象嵌ダイヤモンド ウェーハを持っており、ウェーハ サイズを 4 インチに拡大するために懸命に取り組んでいることが理解されています。ただし、欠陥密度は依然として重要な問題であり、ほとんどのウェーハには約 108 個/cm2 以上の欠陥があり、期待される性能を達成するには、103 個/cm2 まで欠陥を減らす必要があります。

フランスの会社 diamfab:

2025年には4インチダイヤモンドウェーハを実現

さらに、フランスにある半導体ダイヤモンドのスタートアップ企業である diamfab も、ダイヤモンドチップ技術の研究に継続的に取り組んでいます。

diamfab は、フランス国立科学研究センター (cnrs) の研究所である institut néel から独立したもので、合成ダイヤモンドの成長に関する 30 年間の研究開発の成果です。 diamfab プロジェクトは当初、グルノーブル アルプスの satt linksium で実施されました。この会社は、ナノエレクトロニクスの博士号を取得し、半導体ダイヤモンドの分野で著名な研究者である gauthier chicot 氏と khaled driche 氏によって 2019 年 3 月に設立された会社です。

diamfabは、自動車、再生可能エネルギー、量子産業における半導体およびパワー部品市場のニーズを満たすために、同社は合成ダイヤモンドのエピタキシーおよびドーピングの分野で画期的な技術を開発し、その専門知識を4件保有していると述べた。薄いダイヤモンド層の成長とドーピング、およびダイヤモンド電子部品の設計。

同社は今年3月、第1ラウンドで870万ユーロの資金調達を受けたと発表した。このラウンドの資金調達により、diamfabはパイロット生産ラインを確立し、その技術を産業化する前に開発を加速し、ダイヤモンド半導体の需要の高まりに対応できるようになります。

diamfab は全ダイヤモンドコンデンサの特許を申請しており、この分野の大手企業と協力しています。 diamfab ceo の gauthier chicot 氏は次のように述べています。²高い電流密度と7.7mv/cmを超える破壊電界。これらは将来のデバイス性能にとって重要なパラメータであり、パワー エレクトロニクス デバイス用の sic などの既存の材料によって提供されるパラメータよりもすでに優れています。さらに、大量生産を可能にする重要な要素として、2025 年までに 4 インチ ウェーハを実現するという明確なロードマップがあります。 」

日本はダイヤモンドチップ産業を本格的に発展させる

発表された研究結果から判断すると、日本のダイヤモンドチップの産業探査はより包括的である。

2022年から日本は量子コンピューティングプロジェクトに使用できる純度のダイヤモンドウェーハを生産し、2023年初めには日本の佐賀大学教授と日本の精密部品メーカーであるオーブレイが共同でダイヤモンド製パワー半導体を開発した。同年8月、日本の千葉大学の研究チームが、ダイヤモンド半導体の中で875メガワットの電力で動作し、最適な結晶に沿って移動できる新しいレーザー技術を提案した。簡単にカットできるダイヤモンド。

千葉大学研究チームの切断法

ダイヤモンドを損傷することなくきれいにカットするレーザーベースのカットプロセス。研究者らは、この新技術は、材料内の狭い先細りの領域に短いレーザーパルスを集中させることで、レーザー切断中の望ましくない亀裂の伝播を防ぐと述べている。

千葉大学は、新たに提案された技術は、ダイヤモンドを「将来のより効率的な技術に適した半導体材料」に変えるための重要なステップとなる可能性があると述べた。比田井教授は、レーザーによるダイヤモンドの切断は「低コストで高品質なウェーハの生産を可能にし」、ダイヤモンド半導体デバイスの製造に不可欠であると述べた。

アメリカの会社akhan

akhan は、電子グレードの合成ダイヤモンド材料の実験室製造を専門としています。2021 年 8 月には、cmos シリコンとダイヤモンド基板を組み合わせた最初の 300 mm ウェーハの開発を発表し、マイルストーンを達成しました。

2013年頃、アクハン氏は、米国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所が開発した画期的な低温ダイヤモンド堆積技術の独占的なダイヤモンド半導体応用ライセンスを取得した。この技術は、摂氏 400 度という低い温度で、さまざまなウェーハ基板材料上にナノダイヤモンドを堆積できます。アルゴンヌの低温ダイヤモンド技術とアクハンのミラジ ダイヤモンド プロセスを組み合わせることで、ダイヤモンド フィルムの使用を p 型ドーピングに限定していた半導体業界の障壁が打ち破られます。

その後、akhan は、これまで実証されていない特性を持つ n 型ダイヤモンド材料をシリコン上に作成する特許取得済みの新しいプロセスを開発した miraj diamond プラットフォームを発表しました。

semiconductor industry observer の以前の記事「ダイヤモンドチップ、商業用途に間もなく登場」で述べたように、akhan の創設者兼 ceo である adam khan は、今年 1 月に新会社 diamond quanta を設立し、半導体分野に注力しました。ダイヤモンドの優れた特性を活用し、パワーエレクトロニクスや量子フォトニクスデバイスの先進的なソリューションを提供することを目的としています。

今年 5 月、ダイヤモンド クアンタは、その「統一ダイヤモンド フレームワーク」が真の代替ドーピングに役立つと発表しました。この革新的な技術は、新しい元素をダイヤモンドの構造にシームレスに統合し、結晶の完全性を損なうことなく新しい特性を与えます。

その結果、ダイヤモンドは、負 (n 型) および正 (p 型) の電荷キャリアをサポートできる高性能半導体に変わりました。このレベルの移動度は、ダイヤモンド格子が非常にきれいで規則的であること、およびキャリア輸送欠陥の影響を軽減する同時ドーピング戦略の導入が成功したため、散乱中心が効果的に不動態化されていることを示しています。さらに、ドーピングプロセスは転位を修正することで既存のダイヤモンド構造を改良し、それによって材料の導電率を高めます。これらの進歩により、ダイヤモンド構造が保存されるだけでなく強化され、大きな格子歪みや移動度を低下させるトラップ状態の導入などのよくある落とし穴が回避されます。

「diamond quanta を立ち上げ、この高度なドーピング プロセスを開発することが必要でした。エレクトロニクス、自動車、航空宇宙、エネルギーなどの業界は、刻々と変化する需要によってもたらされる増大する需要に対応できる半導体技術を探してきました。テクノロジーの拡大に対する圧力だ」とアダム・カーン氏は語った。 「当社の技術は、半導体効率の向上を目指す業界にとって単なる代替材料ではありません。性能、耐久性、効率の基準を再定義し、現代のますます重くなる作業負荷をシームレスにサポートするまったく新しい材料を導入しています。」負荷に電力を供給する上で不可欠な役割を果たします。」

韓国チーム：ダイヤモンドフィルムのコストを削減

今年4月、韓国基礎科学研究院の材料科学チームはネイチャー誌に論文を掲載し、標準大気圧および1025℃でダイヤモンドの合成に成功したことを発表した。この調製方法は費用対効果の高い方法を生み出すことが期待されている。ダイヤモンドフィルムの製造に最適です。

研究チームのリーダーであるロドニー・ルオフ氏は、合成ダイヤモンドが必ずしも極端な条件を必要としないことに気づいたと述べ、これがルオフ氏にガリウムの研究を思いついたと述べた。 -金を含む液体からダイヤモンドを生成するための炭素含有ガスからの「脱炭」経路の研究。偶然にも、ルオフのチームは、シリコン元素材料が反応環境に導入されると、小さなダイヤモンド結晶が現れることを発見しました。この現象をもとに実験チームは反応装置を改良し、液体ガリウム、鉄、ニッケル、シリコンを含む混合物をメタンと水素の混合雰囲気にさらし、1025℃まで加熱することに高圧を使わずに達成することに成功した。そしてダイヤモンドの種が生まれます。現在、ルオフ氏のチームは、数千個のダイヤモンド結晶で構成されるマイクロダイヤモンド膜の作製に成功している。

この常圧合成技術が将来的により大規模に拡張できれば、より経済的かつ簡単にダイヤモンド膜を作製する方法が開かれ、量子コンピュータと電力の開発を強力に後押しすることが期待される。半導体。

「ダイヤモンド」チップの産業化を推進しているのは上記の企業だけではない。多くの業界企業もこれに投資しています。

さまざまな動向から見て、業界のダイヤモンド半導体への注目はますます高まっており、有利な資源が常に集まりつつあり、研究開発や工業化のスピードも加速しています。これは「ダイヤモンド」ウエハー時代の始まりを意味します。

全体として、ダイヤモンド半導体は、高い熱伝導率、広いバンドギャップ、高いキャリア移動度、高い絶縁性、光透過率、化学的安定性、耐放射線性など、他の半導体材料に勝る優れた特性を持っています。現在、業界はダイヤモンドに向けてさらに前進しており、徐々にダイヤモンドの多機能開発の変革期に入っています。

今後、大型、高品質、大規模かつ柔軟性の高いダイヤモンド成膜技術が徐々に発展し、大規模集積回路や高速集積回路の開発は新たな段階に入ることが予想されます。時代。

最後に書きます

50 ～ 60 年前には科学界でダイヤモンド半導体研究の熱狂が始まりましたが、今日に至るまでダイヤモンド半導体で作られたデバイスは大規模には使用されていません。技術者の中には、ダイヤモンドは常に半導体の実用化の最先端にいるかもしれないと嘆く人もいた。

ダイヤモンドが半導体分野で大きな利点を持っていることは事実ですが、ダイヤモンドチップの大規模生産と応用には、高コスト、困難な加工、未成熟なドーピングやその他の技術、限られた応用範囲など、依然として多くの課題と限界があります。 。

この材料にはまだ長い道のりがありますが、半導体チェーンにおける活力と応用の可能性が示されています。今後も、関係者が一体となって推進することで、さまざまな優れた特性を持ったダイヤモンド材料がさらに発展し、半導体材料分野が飛躍的に発展するものと信じております。

もちろん、新素材の究極の役割は、シリコンに代表される従来の素材を浜辺で叩きのめすことではなく、それらを補完し、得意分野で十分な役割を果たすことです。