近日，一則重磅消息在科研界引起了轟動。2025年2月12日，媒體報道了吉林大學(xué)物理學(xué)院高壓與超硬材料全國重點實驗室劉冰冰教授、姚明光教授團隊，攜手中山大學(xué)朱升財教授等取得的重大突破。他們的研究成果發(fā)表于《自然·材料》，揭示了高溫高壓下石墨經(jīng)后石墨相轉(zhuǎn)變?yōu)榱?a href='/news/search/key/%25E9%2587%2591%25E5%2588%259A%25E7%259F%25B3.html' target='_blank'>金剛石的獨特路徑，還首次成功合成高質(zhì)量六方金剛石塊材。

       這一成果為何如此重要？關(guān)鍵在于六方金剛石在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。從帶隙來看，六方金剛石帶隙是硅的5.5倍 ，帶隙越大，半導(dǎo)體器件在高電壓、高頻率工作時越穩(wěn)定，介電擊穿的可能性大幅降低。電力處理能力上，理論它能處理約50,000倍于硅的電力，可滿足未來高功率、高能量密度半導(dǎo)體器件的需求。并且，六方金剛石有著優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和極高的硬度，在高溫、高輻射等極端環(huán)境下仍能穩(wěn)定運行，讓半導(dǎo)體器件適應(yīng)更惡劣工況。其電子遷移率高，開關(guān)速度快，能提升半導(dǎo)體芯片性能，降低功耗。

       再看六方金剛石和普通立方金剛石的區(qū)別。晶體結(jié)構(gòu)上，六方金剛石屬六方晶系，碳原子呈六方緊密堆積排列；普通金剛石屬等軸晶系，碳原子以立方緊密堆積形成四面體結(jié)構(gòu)。物理性質(zhì)方面，六方金剛石硬度更高，達155±9GPa ，超過天然金剛石40%以上，真空熱穩(wěn)定性可達1100℃，折射率高、色散性能強，經(jīng)X射線照射會發(fā)出藍綠色光，這些都是普通金剛石所不具備的。形成條件上，六方金剛石通常源于隕石撞擊的高溫高壓環(huán)境，自然界罕見；普通金剛石多在地球深部高溫高壓下由碳原子長時間結(jié)晶形成，也可人工大量合成。應(yīng)用前景上，六方金剛石因超高硬度和熱穩(wěn)定性，在極端環(huán)境電子器件、航空航天、高端精密加工等領(lǐng)域潛力巨大；普通金剛石主要用于珠寶行業(yè)，以及制造切割工具、磨料、鉆探鉆頭等，還可作為散熱材料和量子比特基礎(chǔ)材料。

       這次研究成果意義非凡。技術(shù)上，為六方金剛石人工合成提供有效方法，證實其獨立存在，有望打破立方金剛石應(yīng)用局限，為第四代半導(dǎo)體技術(shù)研發(fā)注入新動力。產(chǎn)業(yè)層面，全球金剛石半導(dǎo)體材料研究日本領(lǐng)先，而中國團隊的成果有望提升我國半導(dǎo)體領(lǐng)域競爭力，助力擺脫對傳統(tǒng)金剛石的依賴，實現(xiàn)彎道超車。這不僅是科研的進步，更是關(guān)乎未來科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)競爭的關(guān)鍵一步。