2024年6月6日，位于美國加州帕洛阿爾托的初創公司Diamond Quanta，宣布其專有的新型金剛石半導體制造和摻雜技術取得了重大突破。該公司，利用金剛石的特性，在電力電子和量子光子器件領域提供先進的解決方案，展示了金剛石基半導體的全新強度和效率能力，這對于滿足現代技術行業的電力需求和緩解其日益惡化的能源問題至關重要。

       據Diamond Quanta的研究人員稱，這一創新結果將在兩份即將發布的白皮書中公布。另外，Diamond Quanta 創始人兼首席執行官 Adam Khan 將于 8 月在墨西哥坎昆舉辦的第 32 屆國際材料研究大會上展示這些成果。

       從幕后走到熒屏前

       過去，一向低調的Adam Khan，近一個月以來，其新公司Diamond Quanta公司官網頻繁發布最新成果動態！

（圖來自其官網）

       據了解，Diamond Quanta公司是由Akhan Semiconductor公司的創始人兼首席執行官Adam Khan在2024年1月新成立的公司。該公司專注于半導體領域，目的是利用金剛石的優異特性為電力電子和量子光子設備提供先進的解決方案。

       Diamond Quanta創始人兼首席執行官Adam Khan表示“創辦Diamond Quanta ，并開發這種先進的摻雜工藝是必要的。電子、汽車、航空航天、能源等行業一直在尋找一種半導體技術，以應對技術擴張不斷演變的需求所帶來的日益增長的壓力。我們的技術不僅僅是為尋求提高半導體效率的行業提供替代材料；我們也正在推出一種全新的材料，它將重新定義性能、耐用性和效率的標準，它將在無縫地為現代日益繁重的負載供電方面發揮不可或缺的作用。”

       過去，金剛石芯片一度被認為科學研究，其商業化應用尚早。

       而早在2007年，Akhan Semiconductor公司正式成立，致力于金剛石半導體材料的研發。2013年獲得了美國能源部阿貢國家實驗室開發的突破性低溫金剛石沉積技術的獨家金剛石半導體應用許可權。

       這項技術可以在低至 400 ℃的溫度下，在各種晶片基底材料上沉積納米晶金剛石。來自阿貢的低溫金剛石技術與 Akhan 的 Miraj Diamond 工藝相結合，打破了半導體行業中金剛石薄膜的使用僅限于 p 型摻雜的障礙。

       后續，Akhan也正式宣布了自己的Miraj Diamond平臺，開發了一種申請專利的新工藝，其中在硅上創建 n 型金剛石材料，具有以前未證實的特性，例如 250 meV(a) 的淺電離能、高載流子遷移率（納米晶金剛石薄膜中大于 1000 cm2/Vs）、無石墨相以及低壓大電流二極管器件應用中先前未證實的性能（+2V 正向偏壓時電流密度為 900(b) A/mm2）。

       隨后，Akhan保持低調研發，直到2021年8月，Akhan又宣布開發出首款將 CMOS 硅與金剛石基板結合在一起的 300 毫米（12 英寸）晶圓，取得了階段性的里程碑。

       今年1月，Adam Khan成立了新公司Diamond Quanta。

       5月23日，再次發聲，Diamond Quanta走到世界熒屏幕前。Diamond Quanta公布了有關新型金剛石半導體制造和摻雜技術的成果。這項創新技術將新元素無縫地融入鉆石的結構中，賦予鉆石新的特性，同時又不破壞其晶體完整性。因此，金剛石（一種傳統上以其絕緣特性而聞名的材料）已轉變為能夠支持負（n 型）和正（p 型）電荷載流子的高性能半導體。這種遷移率水平表明金剛石晶格非常干凈、有序，并且由于成功實施了減輕載流子傳輸缺陷影響的共摻雜策略，散射中心得到了有效鈍化。此外，摻雜過程通過修正位錯來細化現有的金剛石結構，從而提高材料的導電性。這些進步不僅保留而且增強了金剛石結構，避免了常見的缺陷，例如明顯的晶格畸變或引入通常會降低遷移率的陷阱態。這也說明，金剛石不僅是一種優異的半導體材料，而且是一種更穩定、更高效的材料，具有獨特的能力，能夠超越傳統上在高功率和高溫環境下使用的其他材料。

（圖來自其官網）

       Diamond Quanta宣稱，這些先進的金剛石半導體具有出色的導熱性和高電擊穿強度，非常適合部署在高功率密度和極端溫度普遍存在的環境，滿足從航空航天工程、汽車行業的苛刻運行條件，再到人工智能的數據中心、高性能的消費電子產品的嚴格功率要求。

       Diamond Quanta 已為其先進的鉆石功率和光子半導體技術申請專利并向技術期刊提交了相關論文，該技術引入了一種新型鉆石材料，可提高實驗室生產的鉆石在半導體應用中的效率和耐用性。Diamond Quanta 還向多家技術期刊提交了論文，預計將于今年夏天發表。

       6月6日，Diamond Quanta進一步表示，會將其公司的創新結果在兩份即將發布的白皮書中公布。另外，Diamond Quanta 創始人兼首席執行官 Adam Khan 將于 8 月在墨西哥坎昆舉辦的第 32 屆國際材料研究大會上展示這些成果。   

       Diamond Quanta的兩項最新研究介紹

       Diamond Quanta 公司 將在第 32 屆國際材料研究大會上的兩個分論壇中分別展示成果。

       在“材料科學與量子技術”分論壇中，Diamond Quanta 發布“用于增強金剛石基量子設備中電荷傳輸的先進共摻雜技術”，這是由 Khan 和高級工程師 Tae Sung Kim 共同撰寫。

       在背景中介紹了統一金剛石框架的假設、形式和預測，并與其他方法及其結果進行了對比。結果表明，該技術可以優化電子結構，以增強電荷傳輸，同時提高新型共摻雜金剛石系統中的晶體質量并減少缺陷，而傳統方法在摻雜后會觀察到無序性增加。這些發現與所報告的增強電子特性（例如高載流子遷移率）相關并得到支持，表明新型摻雜技術可以有效管理金剛石系統固有的晶體各向異性和電荷傳輸動力學。進一步討論的是，金剛石半導體中的高載流子遷移率和低缺陷密度使得能夠創建可靠而高效的量子門，這是量子計算機的基本組件。

       在“先進國防材料”分論壇中，發布的成果也是由 Khan 和 Kim 共同撰寫，在這一成果中，Diamond Quanta 重點關注該技術在高功率、高溫操作環境中的應用，特別是與美國陸軍 DEVCOM 最近的報告《用于高功率射頻電子設備的金剛石基材料系統的開發：第三年報告》的發現，進行對比，以展示 Diamond Quanta 新穎的共摻雜離子束方法的性能提升，該方法旨在直接解決促進空位缺陷形成的機制。該技術優化了電子結構以增強電荷傳輸，其中，通過阻礙擴展空位運動，共摻雜劑促進了摻雜劑作為取代基供體的整合。這最大限度地降低了深能級帶隙的形成，并促進了導帶附近的更高遷移率電子態。比較表明，與將金剛石與其他半導體材料（例如氮化硼、氮化鎵等）異質集成“堆疊”的方法相比，該方法性能大幅提高，并且對初始材料缺陷密度的限制更少，從而實現更具成本效益的金剛石解決方案。

（圖來自其官網）

       Diamond Quanta 首席執行官兼創始人 Adam Khan 表示：“我們團隊的突破性成果表明，金剛石基半導體有著光明的未來，因為人工智能、汽車、航空航天等行業的進步需要更強大、更高效的技術來自信地滿足日益增長的電力需求。我們團隊的新型金剛石制造和摻雜技術將使金剛石半導體能夠通過防止過熱來提高數據中心組件的可靠性和使用壽命；減少冷卻系統的能源消耗，實現更可持續和更具成本效益的運營；并且與傳統的硅基半導體相比，可以在更高的功率密度下運行。這些功能對于需要大量計算能力的人工智能數據中心至關重要，因為它們提高了密集型人工智能計算的處理能力，從而實現更快的數據處理和更復雜的人工智能模型。它們還允許更緊湊的芯片設計，從而減少空間需求并可能增加每臺服務器的處理單元。”   

       Khan 在鉆石技術領域的研究既廣泛又深入，在一系列應用領域取得了重大進展，在實驗室合成鉆石的創新中發揮了重要作用，為摻雜多晶鉆石研究的新突破做出了貢獻，并率先為一系列光學、光子和半導體元件應用開發了創新設計和制造技術。與 Khan一起加入 Diamond Quanta 的還有Tae Sung Kim 博士，他將領導公司的光子學和晶圓廠工程工作。

       Kim 表示：“Diamond Quanta 正在徹底改變電子和量子應用。隨著我們走出幕后，尖端的芯片技術有望為鉆石創造一個充滿可能性的新世界。”