本次會議旨在為金剛石及相關領域的專家、學者、技術人員及企業家搭建高水平學術交流平臺。會議將圍繞金剛石相關材料的理論創新、技術創新、工藝創新等核心議題展開深度研討，集中展示國內外最新研究成果與技術進展；針對行業發展趨勢、現存瓶頸、破局路徑等提出關鍵共性問題并展開全面剖析，為我國超硬材料行業的創新發展開拓新方向、提出新思路，提共建方案，促進產學研用的深度融合和協同合作，攜手推動我國超硬材料行業高質量發展。
誠邀行業各領域專家、學者、技術人員踴躍賜稿、共襄盛會。
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研究以工業化線性天線微波CVD工藝為基礎，搭建標準化異質集成結構：以c面藍寶石為襯底，采用液相注入MOCVD技術制備(-201)取向β-Ga?O?外延薄膜，分別沉積23 nm SiO?、50 nm SiC作為過渡層，系統對比納米金剛石成核（NDS）、超聲輔助成核（US）、聚合物輔助成核（PAS）三種工業化籽晶工藝的應用效果，通過微觀形貌表征、劃痕測試、時域熱反射測試等手段，定量分析不同方案的界面力學穩定性與熱輸運性能。
01
實驗方案與核心性能結果
實驗結果明確了過渡層材質與籽晶工藝的協同調控規律，兩類過渡層呈現顯著性能差異化特征：
1. 機械結合性能：SiC過渡層界面粘附強度遠優于SiO?體系。SiC結構臨界剝離載荷可達17–20 N，而SiO?體系僅為6–11 N，SiC可有效提升異質結構熱機械穩定性，適配高可靠封裝工況。
2. 熱傳輸性能：SiO?過渡層具備更低熱邊界電阻。SiO?體系熱邊界電阻為47–81 m2·K/GW，SiC體系為72–92 m2·K/GW；其中SiO?+超聲輔助成核組合性能最優，實現最低熱邊界電阻47 m2·K/GW，且界面缺陷最少、潔凈度最高。研究證實，復合結構總熱阻主要由埋藏過渡層及界面品質決定，與表層金剛石薄膜關聯性較低。
該研究突破傳統厚膜金剛石直接生長的工藝誤區，優先保障界面結構完整性，創新提出適配工業化量產的兩步式生長方案，完美平衡界面防護與高效散熱需求：
第一步：低溫界面防護階段。在溫和低溫的線性天線微波CVD條件下，沉積20–50 nm超薄納米金剛石保護層。該薄膜熱導率僅5.5–6.8 W/m·K，散熱能力有限，但可有效隔絕高溫富氫等離子體的腐蝕環境，保護底層β-Ga?O?與過渡層結構完整，同時為后續外延生長提供優質形核位點，且僅引入3–9 m2·K/GW的極低附加熱阻，對整體散熱性能影響極小。
第二步：高溫高效散熱階段。切換為傳統高溫微波等離子CVD工藝，外延生長高熱導率微晶金剛石厚膜，構建高效散熱通道，實現器件快速均熱、散熱。
研究重點完成第一步核心界面工藝的優化迭代，為高質量、高穩定異質界面的規?；苽涮峁┝藰藴驶桨?。
該研究系統厘清了β-Ga?O?/金剛石異質集成體系中力學性能與熱學性能的制衡關系，補齊了領域多項技術空白，核心創新價值突出：一是定量揭示了SiO?、SiC過渡層的性能差異與適配場景；二是完成三種工業化籽晶工藝的系統定量評估，建立工藝匹配體系；三是確定低熱阻、高界面品質的最優工藝組合；四是研發出可量產的兩步式金剛石外延技術，解決了氧化鎵薄膜高溫腐蝕難題。
整體來看，SiC過渡層適配高可靠、高機械強度工況，SiO?過渡層適配低熱阻、高散熱需求工況，通過工藝與材料的精準匹配，成功解決了界面“強結合”與“低阻散熱”的行業矛盾。該成果為β-Ga?O?基MOSFET、二極管等高壓大功率器件提供了可規模化、適配工業產線的熱管理集成方案，搭建了成熟的界面制備技術平臺，為超寬禁帶半導體器件的性能升級與產業化落地提供了重要的理論支撐與工藝指導。
圖文導讀
圖1. (a) 本文研究的β-Ga?O?/中間層（SiC或SiO?）/金剛石異質結構的示意性橫截面圖。(b) 通過NDS、US和PAS方法制備的金剛石種子層的示意圖。
圖2. β-Ga?O?/金剛石異質結構的XRD譜圖。（a）采用NDS成核法的廣角對稱2θ/ω XRD譜圖示例；（b）GIXRD譜圖，突出了不同層間/成核組合下的金剛石衍射峰。
圖3. 針對不同中間層（SiC和SiO?）與金剛石成核方式（NDS、US和PAS）組合的β-Ga?O?/金剛石異質結構的截面掃描電子顯微鏡（SEM）微觀圖像，詳細展示了β-Ga?O?/金剛石界面：(a) SiC/NDS，(b) SiC/US，(c) SiC/PAS， (d) SiO?/NDS，(e) SiO?/US，(f) SiO?/PAS。
圖4. 具有SiC中間層的β-Ga?O?/金剛石異質結構的截面透射電子顯微鏡圖像。(a) 樣品的明場（BF）圖像。(b) β-Ga?O?/SiC/金剛石界面的高角二色性場（HAADF）圖像，大致對應于圖4(a)中標記的大紅色矩形區域。(c) 通過能譜（EDS）成像采集的、覆蓋圖4(b)中綠色矩形標出的Ga?O?/SiC/金剛石界面區域的積分光譜。(d) 來自(a)中紅色小矩形標出區域的β-Ga?O?/SiC/金剛石界面的高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像。由白色矩形標出的SiC(O)層對應的FFT結果表明，該層為非晶態。
會務聯系人
報告申請：
王一帆：19057011253
商務合作聯系人：
胡 雙：18158225562（同微信）
米 婭：18158256081（同微信）
來源：doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121921
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