重磅消息！

2020年11月17-20日
中國上海跨國采購會展中心

金剛石創新應用論壇
即將開啟！

2020

我們不一樣！

不一樣的熱點

超前沿的話題

豐富的形式

開啟鉆石時代！

5G時代創新主題

第三代半導體熱潮

培育鉆石的崛起

納米金剛石的功能

超精密加工的應用

卡脖子清單技術

……

院士助陣，大咖來了！

全球最強嘉賓強勁來襲！

30+主題報告

2大熱點Workshop

培育鉆石圓桌交流

討論產學研結合

盡在第五屆碳材料大會金剛石論壇

與大咖面對面交流的好機會來了！
準備好了么！

嘉賓陣容，先睹為快！

金剛石論壇主席

鄒院士，長期從事靜態高壓物理和超硬材料研究，注重發展實驗技術，倡導建立創新的實驗設備。領導創建了國際上前五個獲得百萬大氣壓的實驗室之一——超硬材料國家重點實驗室。是國際上最早開展地球及行星內部物質的高壓研究的物理學學者之一，在該領域做出了許多開拓性工作。這些工作為物理學家、地球物理學家探索地核和地幔中的物質研究開創了諸多新機遇。也是國內超硬多功能薄膜材料和多功能高壓相材料的主要開拓者之一。

金剛石單晶半導體及高導熱功能應用

金剛石被譽為終極半導體，具有更高的禁帶寬度、熱導率以及材料穩定性，是未來集成電路，信息時代發展的基礎。在新一代深紫外光電器件、高壓大功率電力電子器件等意義重大的應用領域具有顯著的優勢和巨大的發展潛力。

尤其是在5G通訊時代的推動下，金剛石單晶材料該如何把握機遇，迎接挑戰？我國如何搶占“芯”機，解決卡脖子技術清單？超寬禁帶半導體材料應用如何突破應用瓶頸?

王宏興教授長期從事寬禁帶半導體材料、器件、設備的研發，早期曾在日本德島大學酒井士郎教授團隊參與氮化鎵 MOCVD 生長技術的研究，成功開發出單片和六片 MOCVD，研發出了高亮度的氮化鎵 LED，并被日本豐田合成等公司量產。參加了日本產、學、研聯合研發與量產大面積單晶金剛石襯底的項目，負責開發出兩種類型六種系列 MPCVD 設備和工藝，量產了 1 英寸單晶金剛石襯底。2013 年9 月回國在西安交通大學成立“寬禁帶半導體研究中心”，主要從事單晶金剛石設備、材料和器件的研發。實現寬禁帶半導體從材料生長、器件設計、性能表征整個平臺的建設，推動了國內外單晶金剛石其電子器件的發展。

朱嘉琦教授，哈爾濱工業大學科學技術研究院院長，長期從事光電功能薄膜、晶體及器件，以及空天飛行器防護的相關科研和教學工作。近期，朱教授作為研究團隊負責人，HRG中山研究院作為該項目牽頭單位，將聯合哈爾濱工業大學、哈爾濱工業大學深圳校區、中電55所、南京中電芯谷開展單晶金剛石及其器件的研究，在大尺寸單晶生長工藝、高精度微細加工、高效淺能級摻雜和器件集成化等方面重點布局，努力實現從原理探索到關鍵技術攻關的突破并進行產業技術儲備，為我國在半導體技術領域實現彎道超車，搶占未來產業的制高點以及支撐國家發展戰略的實施提供支撐。

汪建華教授，武漢工程大學等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室主任。主要研究方向：等離子體技術及應用研究、新型大功率高穩定度微波源的設計與應用、光學金剛石膜及金剛石涂層制備、納米碳管電極集成及相關性能研究、微流控技術及應用研究以及微波技術應用研究等。 

單崇新教授，鄭州大學物理學院院長，主要從事寬禁帶半導體光電材料與器件研究工作，研究內容包括金剛石單晶的合成、金剛石光電子器件、氧化鋅納米結構及其光電器件等。

金剛石屬于新一代超寬禁帶半導體材料，具有禁帶寬度大、載流子遷移率高、熱導率高等優異的性能，在高頻大功率電子器件、輻照探測器等領域具有巨大的應用潛力。目前金剛石的高效體摻雜尚未解決，氫終端金剛石被廣泛應用于場效應晶體管的研究。高純、高質量單晶金剛石也在輻照探測器領域展現出巨大的性能優勢。本報告將具體介紹金剛石在微波功率場效應晶體管和輻照探測器等領域的最新研究進展，及西安電子科技大學在相關領域取得的重要進展。

5G時代呼嘯而來，必然涉及到關鍵器件的更新換代，小到從核心芯片向射頻器件，大到基站端向應用端，全部需要更新換代。隨著人們對電子產品輕薄化和性能高效化需求越來越高，半導體元器件功率密度不斷提高，熱通量也會越來越大，有些甚至高達數十千瓦/平方厘米，是太陽表面的5倍，如何給材料散熱降溫成為首要難題。

高導熱碳基材料以其優異性能，重要性日益凸顯，是目前最有魅力的材料之一，在現代制造業和高技術領域應用前景廣闊。在5G時代，金剛石材料該如何立足當下，與時俱進？傳統行業如何突破，轉型升級，創新發展？

隨著三代半導體器件的規模化應用及5G時代的來臨，傳統的電子封裝熱管理材料面臨升級換代的巨大挑戰，近年迅速崛起的先進碳素及其復合材料，將在大功率、高頻光電子器件散熱領域將發揮重要的作用。本報告將重點介紹：高徑向熱導率石墨烯熱界面材料、輕質高導熱石墨-鋁復合熱沉材料以及大尺寸金剛石散熱基板材料的制備與應用。

從行業的角度對超硬材料的發展提出幾個熱點問題供探討與思考：1、中國超硬材料在全球的地位-大國與強國2、行業今后幾年重點發展的領域：金剛石深度加工、超硬材料精密加工應用、功能金剛石的產業化3、大尺度金剛石應用場景的細分與拓展4、金剛石在半導體加工中的應用5、5G（數字經濟）對行業的推動作用等。

金剛石室溫熱導率可達2000W/mK，是Cu的4-5倍，硅的13倍。金剛石膜在熱沉方面的應用規模僅次于工具金剛石膜。其超高的導熱性能以及優良的物理化學特性使其在高熱流密度器件散熱領域具有重要的應用前景。金剛石薄膜目前已用作大功率半導體激光器、射頻/微波器件、大功率T/R組件以及高性能芯片等的散熱材料，將器件工作時產生的熱量迅速導出，降低了器件溫度，提高輸入功率和器件穩定性。本報告將介紹北京科技大學在高品質熱學級金剛石膜制備及應用研究方面的工作進展，并對相關工作進行展望。

王成勇，廣東工業大學副校長，主要從事難加工材料的高速高效精密超精密加工理論、工藝、刀具與裝備技術研究。近年來的研究主要涉及模具與汽車零部件高速加工理論及CAD/CAM、高速加工涂層刀具制備；印制電路板機械加工理論、工藝、刀具與裝備；生物組織切除理論與醫療器械設計和制造；超硬材料及其工具制造和應用技術等領域。

優力晶圓是一家專注于第三代半導體襯底材料研發生產以及銷售的高科技企業。主要研發和生產第三代半導體材料：氮化鋁（AlN）薄膜和CVD金剛石（Diamond）熱沉片等。

金剛石是下一代功率器件最有希望的候選材料。目前金剛石器件的大規模應用還面臨著很多重大的挑戰，特別是制備大尺寸、無缺陷、低電阻率的金剛石襯底。其中超精密磨拋技術能夠獲得光滑平坦無損傷的表面，為金剛石的生長和外延創造有利的條件，將會在制備大尺寸高質量金剛石襯底器件中發揮重要作用。而金剛石極高的硬度和極佳的化學穩定性使金剛石的磨拋加工十分具有挑戰性。根據金剛石的材料本征屬性，構建機械化學磨拋加工原理，通過機械誘導的活性磨粒反應去除是實現金剛石高效加工的有效途徑。

金剛石創新前沿應用

2020年，疫情肆虐下，金剛石以其優異的的性能在消毒殺菌等健康環保領域大放光彩，成為抗疫小能手，同時，金剛石助力量子科技，顛覆未來！那么，我們如何探索發現金剛石未來應用前景？如何挖掘金剛石未來潛力？

高壓合成的納米金剛石粉體作為電極材料的電化學性能，通過電化學技術研究其導電本質。以納米金剛石及表面石墨化的納米金剛石作為載體負載Pt催化劑用于質子交換膜燃料電池；進一步在納米金剛石表面沉積過渡金屬化合物作為載體，提高催化劑催化活性及穩定性。對納米金剛石表面石墨化的同時進行摻雜，獲得表面摻雜碳包覆納米金剛石的核殼結構，作為非貴金屬催化劑催化氧還原反應。

納米金剛石材料具有許多不可比擬的優異性能，諸如很好的化學穩定性及生物兼容性等，近年來引起極大關注。本報告將在納米金剛石的功能化修飾，分散以及在醫藥領域的應用及其毒性方面進行探討。

金剛石薄膜的界面結合強度和性能取決于形核階段的調控，通過自主研發的自組裝植晶氣相沉積法，精確控制形核密度，制備出使高致密超薄金剛石薄膜和具有三維仿生結構的金剛石薄膜。在硬質合金上制備的金剛石形核密度高于現有報道200-1000倍以上，摩擦系數低至0.05，增強了薄膜結合力，使刀具壽命提高10倍以上，其切削石墨和高硅鋁合金的性能優于同類涂層產品。超高的形核密度進一步使我們成功制備出厚度僅為45nm的高致密超薄金剛石納米膜，鍍膜石英玻璃在紫外—可見光波段的透光率高達90%，在水下的透光率高達98%，而在紅外波段的透光率比無鍍膜玻璃高出10%。并且具有超親水、透明防霧和水下自清潔的功能。在醫用鈦合金上制備的仿生金剛石薄膜具有超疏水、自清潔和抗菌抗生物粘附的多種功能，與無涂層鈦合金相比，仿生金剛石薄膜抑制了99%大腸桿菌的吸附。在海洋環境中，降低了95%以上綠藻的粘附。

從海洋環境監測和海水鹽度測量的重要性出發，介紹了海洋鹽度傳感器的發展現狀和傳統電極材料存在的技術瓶頸。項目團隊提出硼摻雜金剛石薄膜在海洋鹽度傳感領域的應用概念，并詳細介紹其技術進展及產品的相關指標，帶動了金剛石薄膜材料在海洋領域中的應用。

摻硼金剛石（BDD）具有低背景電流、高化學穩定性和生物相容性，在電化學分析領域具有廣泛的應用前景，是理想的電化學生物傳感電極材料。該報告將主要介紹本團隊在金剛石電化學生物傳感器方面的最新研究進展。

元素六成立于1946年，現已發展成為人造金剛石和超硬材料制造領域的全球領導者。報告《金剛石中的自旋調控之戰》，共同探索金剛石在量子領域未來應用前景，發掘金剛石未來潛力！

培育鉆石創新發展論壇

目前“鉆石”的意識逐漸模糊，GIA培育鉆細分級證書也為培育鉆石打開市場，目前國內培育市場所占份額還極小，如何突破技術應用難點？如何拉動內需，拓寬消費市場，開拓國內廣闊市場，打破原有格局？培育鉆石行業在2020后疫情時代又將面臨什么？作為珠寶人，我們的變局突破點在哪里？如何戰“疫”渡難關，布局“新常態”，消費品與零售企業的戰術戰略又如何布局？

沈錫田教授，現任美國Gems & Gemology 與“寶石和寶石學雜志”編輯委員，目前主要研究方向有鉆石色心研究，鉆石與其他寶石內奈米包含物研究，微量元素、同位素地球化學與統計學方法在寶石產地與優化處理鑒定之應用。其他研究方向：實驗高溫高壓礦物物理學， 熱液金剛石壓腔中對熔體與液體的研究

微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）法產生的等離子體密度高，材料外延生長過程可控性好且潔凈度高，是制備高質量金剛石膜的重要方法。基于諧振腔理論和三維全波電磁場仿真，對MPCVD設備微波系統中諧振腔、模式轉換器、樣品托等影響微波傳輸效率及電場分布形態的部件進行設計和優化，并通過對微波傳輸系統關鍵參量的測試和監控，研究系統調試變量對金剛石外延生長的影響。基于自研的MPCVD設備，實現較高品質金剛石膜的合成，金剛石高效生長區域為直徑50毫米圓面，外延生長速度10-25um/h，單晶樣品的表征結果顯示合成的金剛石透光率接近理論值，材料的結晶程度良好，氮、硅等雜質含量較低。

固態功率源成為微波能量應用市場一個全新的產品，其更加優秀的系統性能得到了越來越多的應用領域的認可。在MPCVD系統設備中，固態功率源的特性得到了充分的利用，已逐漸成為該領域中一種應用趨勢。通過實驗手段，對固態功率源的頻譜特性在MPCVD系統中對等離子球的影響進行研究，通過頻率的調節、AM和FM調制方式的改變，以及相位的調整，改變MPCVD系統反應腔中等離子球的體積、分布和均勻性，并對金剛石晶體生產過程的影響進行測試和研究。基于這些測試結論，我們提出了MPCVD系統更好的優化方案，讓反應腔中的等離子球更穩定，讓系統使用更便捷和智能化，有利于制備出品質更高的金剛石材料，有利于微波窗口、光學窗口和第四代半導體基材制備行業的更快發展。

鉆石對消費者最大的一個吸引力就是光彩，光彩包括三種光:亮光、彩光、閃爍光。這三種光如果要都盡量發揮出來，就需要靠車工的角度比例、拋光、對稱。另外，除57面圓明亮型以外，還有很多其它的花式車工。培育鉆石來講，因為生長成本較低，重量不是那么重要。而且，生長者可以控制它生長出來的形狀、尺寸及重量，盡量長到需要的重量級數。培育鉆石材料成本低，就必須要把車工做到好。花式車工在未來的市場中，會有相當大的需求。尤其大顆粒的CVD鉆石，可以預選晶種的形狀，生長大顆粒來做特殊花式車工。未來會有人利用跟傳統車工不一樣的特殊專利車工，做出最好光彩有特殊光學效應的鉆石，來吸引消費者。類似八心八箭，但不一樣的花樣，如市場上的九心一花、十心十蝶、四心四箭四蝶。

廣州三義激光科技有限公司位于廣州科學城，是一家專業提供工業激光設備和激光技術整體解決方案的高科技企業，公司與德國、美國等國際著名激光公司及國內科研機構保持常年的技術交流與合作，讓公司的研發和產品始終處在激光應用領域的***前沿，發展至今，公司激光機產品不僅在國內得到客戶一致認可，而且遠銷印尼、印度、馬來西亞、泰國、韓國、日本、美國、越南、英國、法國等六十多個國家和地區。

宋中華，NGTC 原沈陽實驗室主任，現北京珠寶研究所 研究員，中國地質大學畢業，碩士研究生，珠寶玉石質量檢驗師（CGC），鉆石及珠寶玉石鑒定專家。

全球的新冠疫情是全球經濟巨大的挑戰，原有的中國培育鉆石市場發展預期全部需要作出巨大的調整，未來中國培育鉆石行業發展發底前景如何？誰都無法準確的預知和判斷？中國培育鉆石零售市場在2020年其實已悄然啟動，代表性事件就是在上海出現的培育鉆石的線下零售店，這是一個艱難的開始，也是一個充滿期待的舉動。席卷全球的疫情或許在天然鉆石業遇到巨大挑戰之際，給了培育鉆石一個窗口期，或許中國培育鉆石也將利用這個歷史性的機會暴力撬動世界鉆石市場。

Diamond Foundry，來自美國加利福尼亞的可持續鉆石品牌。創始人Martin Roscheisen 發現了“黑科技”:通過太陽能和風能在實驗室中培育出與礦鉆毫無差別的CVD培育鉆石。Diamond Foundry的鉆石完全做到了綠色無污染，是世界上唯一一家獲得 了零碳排放認證的鉆石公司。相較于傳統礦鉆開采過程中對環境的破壞，我們的生產是環保的，所以培育鉆 石也被稱為可持續鉆石。

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Carbontech 2020 主論壇報告

論壇一：金剛石論壇