超硬金刚石晶圆

硬度200 GPa

一种通过高频脉冲局部非平衡生长制备的英寸级超硬金刚石，具有超高的硬度和耐磨性，适用于精密加工、半导体和航空航天等要求苛刻的应用。

Tu, Juping · 王永 · Zhao, Yun · 刘金龙 · 魏俊俊 · 陈良贤 · Zhang, Jianjun · 陆洋 · 李成明

Nature Communications 2025

具体参数

维氏硬度

{'zh': '208.3', 'en': '208.3'} GPa

晶圆直径

{'zh': '5', 'en': '5'} inches

厚度

{'zh': '3', 'en': '3'} mm

磨耗比

{'zh': '7', 'en': '7'}

堆垛层错密度

{'zh': '4.3×10¹²', 'en': '4.3×10¹²'} cm⁻²

技术优势

硬度媲美最硬纳米孪晶金刚石

维氏硬度约 208.3 GPa，与已知最硬的纳米孪晶金刚石相当，来源于超高密度三维互锁堆垛层错网络的强化作用。

耐磨性超多晶金刚石 7 倍

磨耗比约为多晶金刚石基底的 7 倍，使其在精密加工和摩擦学应用中寿命显著延长。

可沉积在三维工具表面

该工艺允许在常用三维工具表面直接沉积，无需二次加工即可获得超硬涂层。

应用场景

• 精密加工工具：7 倍耐磨性可直接用于超硬刀具，延长加工寿命并减少换刀频率。
• 半导体衬底：英寸级无粘结剂金刚石晶圆可作为高功率器件散热衬底，替代传统键合方案。
• 航空航天部件：超硬且耐磨的晶圆可用于航天器窗口或耐冲击部件，抵抗高速粒子侵蚀。
• 精密仪器：高硬度金刚石可用于压头、探针等精密仪器部件，提升测量精度和耐用性。