隨著數(shù)字時代的不斷發(fā)展，中國"3060碳戰(zhàn)略"目標的確立，綠色低碳成為我國各行業(yè)發(fā)展主要導(dǎo)向，其中，高效能半導(dǎo)體器件發(fā)展應(yīng)用成為推動汽車電子、電子信息、大數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域節(jié)能降耗的重要趨勢。

       從硅、鍺為代表的傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料到現(xiàn)在以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料，再到以培育鉆石、氧化鎵為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體材料，支撐半導(dǎo)體器件的性能不斷提升，促進射頻通信、高功率器件、照明器件等方面革新發(fā)展。超寬禁帶半導(dǎo)體培育鉆石功率電子學(xué)將有可能成為下一代固態(tài)功率電子學(xué)的代表，受到研究人員的廣泛關(guān)注。

       培育鉆石是一種具有多種特異性能的功能材料，它具有硬度高、導(dǎo)熱性能好、熱膨脹系數(shù)小、光學(xué)性能優(yōu)異、從紫外到紅外波段范圍具有光學(xué)透明性等性能。除此之外，培育鉆石還具有優(yōu)異的電學(xué)性能：具有大的禁帶寬度，載流子遷移率高、介電常數(shù)小、擊穿電場比Si和GaAs高二個數(shù)量級，而標志大功率和高速開關(guān)性能的Johnson和Keyse指數(shù)均高于Si和GaAs，因此其應(yīng)用前景廣闊。　

       培育鉆石憑借優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)在微電子機械系統(tǒng)、聲學(xué)器件、半導(dǎo)體器件、功率器件、探測器、生物醫(yī)療、量子計算通訊等領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，具有廣闊的應(yīng)用前景，其在科技領(lǐng)域的地位與重要性與日俱增，將成為更高性能的科研利器。

       微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)技術(shù)在制備高質(zhì)量半導(dǎo)體培育鉆石材料方面具有獨特優(yōu)勢，MPCVD技術(shù)制備半導(dǎo)體培育鉆石材料具有高速率生長、大尺寸生長、高質(zhì)量生長以及電學(xué)摻雜等特點。由于CVD法合成培育鉆石打破了設(shè)備對襯底尺寸的限制，為大面積單晶培育鉆石生長提供條件，CVD法成為高純度、大面積的首選方案。目前，常用的CVD法合成單晶培育鉆石，主要包括微波等離子體CVD法(MPCVD)、熱絲CVD法、火焰燃燒CVD法和直流弧光等離子CVD法等。

       微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)單晶培育鉆石生長技術(shù)一般采用金屬作腔體，由于其微波能量無污染、氣體原料純凈、沒有催化劑和雜質(zhì)的摻入等優(yōu)勢，使得金剛石的質(zhì)量得到改善，在眾多培育鉆石制備方法中脫穎而出，成為制備大尺寸、高品質(zhì)單晶培育鉆石最有發(fā)展前景的技術(shù)之一，這也大大拓展了培育鉆石材料在高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

       培育鉆石具有超低阻值，減少散熱需求，還可淀積在硅、玻璃、藍寶石和金屬襯底上，有望重新激發(fā)微處理器運算速度的演進。此前，由于無法有效散熱，微處理器的運算速度在5GHz左右已徘徊了10年。對于硅材料，5GHz是個極限，因為更高的功耗和熱點會將微處理器化為泡沫，而培育鉆石有著22倍于硅、5倍于銅的熱傳導(dǎo)能力，將使微處理器的運算速度達到新的高度，催生新一代微處理器的誕生。培育鉆石技術(shù)還將使摩爾定律得到延續(xù)。在培育鉆石面臨單原子級之前還有十二代可縮小空間，而硅則將在2025年達到原子級發(fā)展極限。

       培育鉆石不單是莫氏硬度表上最堅硬的材料，也有著良好的導(dǎo)熱性。與硅相比，培育鉆石保持能量的能力更強。對于智能手機來說，培育鉆石制造的處理器能夠減少發(fā)熱量。智能手機不是唯一的受益者，對于想要縮小設(shè)備中電路體積的公司來說，培育鉆石處理器都能帶來幫助。

       另外，重工業(yè)和航空航天業(yè)也需要培育鉆石處理器件來抵御高強度的輻射和X射線?；谂嘤@石技術(shù)能夠提高功率密度，并為消費者創(chuàng)造更快、更輕、更簡單的設(shè)備。比硅芯片更便宜、更薄，基于培育鉆石的電子產(chǎn)品可能成為高能效電子產(chǎn)品的行業(yè)標準。