港大工程團隊研製5吋「終極半導體」鑽石晶圓 硬度超傳統2倍

香港大學工程學院機械工程系陸洋教授與北京科技大學新材料技術研究院李成明教授共同領導的研究團隊，成功研製出直徑達5英吋、厚度僅3毫米的超硬鑽石（金剛石）晶圓。該晶圓的維氏硬度高達208.3 GPa，是常規金剛石硬度的2倍，被視為突破半導體材料技術瓶頸的重要成果。

採用團隊新研發的「微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）」技術製作的大尺寸鑽石（金剛石）晶圓

鑽石雖被視為「終極形態」的半導體材料，但其導熱和耐輻射性能遠超硅與碳化硅等傳統材料。然而，傳統高溫高壓（HPHT）和化學氣相沉積（CVD）技術一直難以兼顧大尺寸與高硬度。

為克服此限制，團隊創新採用「微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）」技術，並配合高頻循環脈衝氮摻雜工藝，在金剛石生長過程中構建動態非平衡環境，成功實現了英寸級超硬晶圓的量產關鍵突破。此技術透過在等離子體中以高頻方式交替加入氮源，使等離子體活性基團的組成和生長溫度在極短時間內持續波動，打破了傳統穩定生長模式的限制。這種動態調控機制不僅強化了表面重構與缺陷過程，還有效促進了特殊微觀結構的形成。

測試結果顯示，該晶圓的耐磨性達普通多晶金剛石的7倍，並能在單晶金剛石表面留下清晰劃痕。透過高倍電子顯微鏡分析，團隊發現晶圓內部形成了密度高達 4.3×10¹² cm⁻² 的三維互鎖堆垛層錯網絡結構，有效抑制了位錯運動。此外，相關的摻氮生長技術亦適用於複雜三維結構表面，可直接運用於刀具與機械元件上。

領導研究的陸洋教授表示：「這項大尺寸超硬鑽石晶圓的突破，將為金剛石在極端環境探測、先進製造業及半導體熱管理等領域的應用打開新局面。我們期待新技術為第三及四代半導體材料發展注入強心針。」

這項研究成果已發表於國際頂尖學術期刊《自然—通訊》（Nature Communications），文章標題為「Inch-scale Ultrahard Diamond Wafer with 200 GPa Hardness via High-Frequency Pulsed Local Non-Equilibrium Growth」。

中共中央政治局委員、外交部長王毅分別應約和德國外長瓦德富爾通及沙特外交大臣費薩爾通電話，重點就中東形勢交換意見。

德國外長瓦德富爾。AP圖片

外交部表示，瓦德富爾表示，當前伊朗局勢嚴峻覆雜，給全球經濟、能源和糧食安全造成嚴重影響。盡快結束沖突符合國際社會共同利益。德方支持聯合國發揮應有作用，重視中國與巴基斯坦發表的關於恢覆海灣和中東地區和平穩定的五點倡議，願同中方繼續保持溝通合作。

王毅闡述了中方原則立場，表示美以對伊發動軍事襲擊未經聯合國安理會授權，明顯違反國際法。海灣國家的主權和安全應該得到尊重，平民和非軍事目標必須得到必要保護，航道安全以及能源和基礎設施也應得到保障。中德作為負責任大國，應秉持客觀公正立場，發揮建設性作用，推動盡快平息戰火，恢覆地區和平穩定。

雙方還就中德關係交換意見，一致同意落實好默茨總理訪華成果，加強戰略溝通、增進戰略互信，推動中德全方位戰略夥伴關系取得更大發展。

沙特外交大臣費薩爾。AP圖片

至於和沙特外交大臣費薩爾的通話，費薩爾介紹了中東局勢最新進展，表示伊朗戰事給地區和世界各國造成嚴重影響。沙方重視中方在國際事務中發揮的重要作用，珍視沙中高水平戰略合作，希同中方加強在聯合國等平台溝通協調，共同推動戰事降溫，結束衝突。

王毅表示，伊朗戰事延宕月餘，造成巨大人員傷亡和損失，沖擊沙特等海灣國家安全穩定，中方對此表示關切。中國和巴基斯坦不久前共同發表了關於恢覆海灣和中東地區和平穩定的五點倡議，就包括維護海灣國家主權和安全、停止針對平民和非軍事目標的攻擊、保障航道安全等內容。

王毅。新華社圖片

王毅續說，霍爾木茲海峽通行問題是這場戰事的外溢表現。戰事不停，海峽難安。當務之急是聚焦盡快停火止戰。聯合國安理會的行動要避免對抗升級，不能讓未經授權的軍事行動合法化，否則將後患無窮，中小國家尤將首當其衝。中方讚賞沙方致力於促和止戰，願同沙方一道為早日恢覆地區和平作出努力。