金剛石作(zuo)為一種(zhong)“終極(ji)半導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)(liao)”，在(zai)力、熱、聲、光、電(dian)等方(fang)面(mian)都具有(you)十分優異的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)，如超(chao)寬禁(jin)帶、高(gao)載流子(zi)遷移(yi)率(lv)、超(chao)高(gao)熱導(dao)率(lv)、高(gao)擊穿電(dian)場(chang)等，在(zai)高(gao)溫、高(gao)效、超(chao)高(gao)頻、超(chao)大(da)功(gong)率(lv)半導(dao)體(ti)功(gong)率(lv)器(qi)(qi)件(jian)領(ling)(ling)域將發(fa)揮重(zhong)要作(zuo)用(yong)，從而(er)成(cheng)為新一代半導(dao)體(ti)芯片材(cai)料(liao)(liao)，會(hui)極(ji)大(da)地(di)推動5G/6G通(tong)信、微波/毫米(mi)波集成(cheng)電(dian)路、探測與(yu)傳感(gan)等領(ling)(ling)域的(de)(de)快速發(fa)展。金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)常見晶面(mian)取(qu)向有(you)（100）、（110）和(he)（111），其中（100）面(mian)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)由(you)(you)于其生長速率(lv)快、晶體(ti)缺陷低從而(er)被廣泛研(yan)究(jiu)。此外(wai)，（111）面(mian)的(de)(de)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)摻雜效率(lv)更高(gao)、表(biao)面(mian)懸掛鍵密度更大(da)，也展示出了(le)氫(qing)終端金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)電(dian)子(zi)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)巨大(da)潛力。同時由(you)(you)于金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)具有(you)超(chao)高(gao)的(de)(de)熱導(dao)率(lv)（22 W/cm·K），可(ke)作(zuo)為高(gao)質(zhi)量GaN材(cai)料(liao)(liao)外(wai)延(yan)襯底，有(you)效地(di)改善基(ji)于GaN基(ji)高(gao)功(gong)率(lv)電(dian)子(zi)器(qi)(qi)件(jian)性(xing)(xing)能(neng)，解決高(gao)電(dian)子(zi)遷移(yi)率(lv)的(de)(de)自(zi)熱效應，從而(er)增強器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)輸出功(gong)率(lv)、可(ke)靠性(xing)(xing)以及延(yan)長其壽命(ming)。

       西安交大王宏興教授研究(jiu)團隊采(cai)用(yong)微波等離子體化學氣相(xiang)沉積（MPCVD）技術，歷經10年潛心研發，獨立自主開(kai)發了2英寸(cun)異質外(wai)(wai)延單晶(jing)金(jin)剛石自支撐襯底(di)，并成(cheng)(cheng)功實(shi)現(xian)批量化（圖1）。通過對成(cheng)(cheng)膜均勻性、溫場、流場及工藝參數的(de)有效(xiao)調控，實(shi)現(xian)了襯底(di)表面臺階(jie)流（step-flow）生(sheng)長模式，提(ti)高了異質外(wai)(wai)延單晶(jing)金(jin)剛石成(cheng)(cheng)品率與晶(jing)體質量。XRD（004）、（311）搖擺曲線半(ban)峰(feng)寬(kuan)分別小(xiao)于(yu)91弧秒和111弧秒，這一創新成(cheng)(cheng)果標志著我國(guo)在金(jin)剛石超寬(kuan)禁帶半(ban)導(dao)體材料領域的(de)研究(jiu)已達到(dao)國(guo)際領先水平，為金(jin)剛石的(de)半(ban)導(dao)體應(ying)用(yong)奠定了基礎。該成(cheng)(cheng)果入選了2024年度中國(guo)第三(san)代半(ban)導(dao)體十大進展（圖2）。

       近期(qi)，該團(tuan)隊(dui)首次在Ir（111）/藍寶石(shi)(shi)異(yi)質(zhi)襯(chen)底上實現了(le)單晶(jing)金剛(gang)石(shi)(shi)（111）面的外(wai)延生(sheng)長，并成功(gong)研制了(le)尺(chi)寸為20×20×0.5 mm3（1英寸）的（111）取向異(yi)質(zhi)外(wai)延單晶(jing)金剛(gang)石(shi)(shi)自支撐(cheng)襯(chen)底。SEM、XRD、EBSD（圖3）等材料(liao)特性(xing)表征(zheng)證明(ming)金剛(gang)石(shi)(shi)（111）具有良好(hao)的晶(jing)體特征(zheng)，材料(liao)質(zhi)量(liang)達到世界領先水平，將(jiang)為高質(zhi)量(liang)GaN外(wai)延奠定良好(hao)的襯(chen)底基(ji)礎，推動(dong)高功(gong)率密度金剛(gang)石(shi)(shi)基(ji)GaN基(ji)射(she)頻電子器件的發展。

       西安交通大學(xue)寬禁帶半導體材(cai)料與器件(jian)研(yan)究(jiu)中心于2013年(nian)建立，實(shi)驗室主任為王宏(hong)興教(jiao)授(shou)(shou)，經過近10年(nian)的發(fa)(fa)展，已形成具(ju)有(you)自(zi)主知識產(chan)權的金(jin)剛石(shi)半導體外延設備(bei)研(yan)發(fa)(fa)、單晶(jing)/多晶(jing)襯(chen)底生長、電(dian)子(zi)器件(jian)研(yan)制等(deng)(deng)系列技術，已獲授(shou)(shou)權48項專利(li)，與國內相(xiang)關大型通信公(gong)司、中國電(dian)科(ke)等(deng)(deng)科(ke)研(yan)院所(suo)開展了(le)金(jin)剛石(shi)半導體材(cai)料與器件(jian)的廣泛合作，促進了(le)金(jin)剛石(shi)射頻(pin)功率器件(jian)、電(dian)力電(dian)子(zi)器件(jian)、MEMS等(deng)(deng)器件(jian)的實(shi)用性發(fa)(fa)展。