總部位于英國牛津的以化學(xué)氣相沉積 (CVD) 為基礎(chǔ)的合成金剛石材料公司 Element Six（E6，戴比爾斯集團(tuán)旗下子公司）正在負(fù)責(zé)由美國國防部高級研究計劃局 (DARPA) 設(shè)立的 UWBGS（超寬禁帶半導(dǎo)體）計劃下的一項項目，該項目旨在推動下一代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。

       通過 UWBGS 計劃，DARPA 的微系統(tǒng)技術(shù)辦公室已表明其目標(biāo)是開發(fā)高質(zhì)量的超寬禁帶 (UWBG) 材料，例如襯底、器件層和結(jié)。這些材料是實現(xiàn)先進(jìn)電子產(chǎn)品的關(guān)鍵，包括高功率射頻開關(guān)、雷達(dá)和通信放大器、高壓電源開關(guān)、極端環(huán)境的高溫電子產(chǎn)品以及深紫外 (UV) LED 和激光器等，支撐著價值數(shù)十億美元的系統(tǒng)市場。

       由于金剛石具有化學(xué)和輻射惰性、高載流子遷移率、熱傳導(dǎo)和寬電子帶隙等特性，因此具有提高半導(dǎo)體器件性能的潛力，可以減小整體尺寸、重量和功耗（SWaP）。

       在 UWBGS 計劃的中，E6將利用公司在大面積 CVD 聚晶金剛石和高質(zhì)量單晶 (SC) 金剛石合成方面的專業(yè)知識來實現(xiàn) 4 英寸設(shè)備級 SC 金剛石襯底。

       Element Six 首席技術(shù)專家 Daniel Twitchen 教授表示：“自 20 世紀(jì) 50 年代首次實現(xiàn)規(guī)模合成以來，工業(yè)金剛石已經(jīng)顛覆了多個市場，我相信 UWBGS 的技術(shù)突破將推動開啟半導(dǎo)體行業(yè)未來 70 年的機(jī)遇。”

       Element Six 的 SC 金剛石已成為 CERN 大型強(qiáng)子對撞機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵推動因素，幫助發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子粒子。E6 與高功率半導(dǎo)體公司 ABB 合作，制造出了首款高壓塊狀金剛石肖特基二極管。此外，該公司最近還完成了一座先進(jìn) CVD 設(shè)施的建設(shè)和調(diào)試，該設(shè)施利用其位于美國俄勒岡州波特蘭的核心技術(shù)，由可再生能源提供動力。

       E6 的尺寸大于 4 英寸的多晶金剛石晶圓已經(jīng)應(yīng)用于電信基礎(chǔ)設(shè)施和國防領(lǐng)域，既可用作最先進(jìn)硅芯片的 EUV 光刻中的光學(xué)窗口，又可用作高功率密度硅和氮化鎵 (GaN) 半導(dǎo)體器件的熱管理應(yīng)用。

       對于 UWBGS 項目，Element Six 已與全球該領(lǐng)域的其他領(lǐng)導(dǎo)者進(jìn)行了合作，包括日本的 Orbray（具有大面積金剛石專業(yè)知識）、雷神公司（GaN RF 設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者）、法國的 Hiqute Diamond（具有位錯工程專業(yè)知識）以及美國的斯坦福大學(xué)和普林斯頓大學(xué)（具有材料塊體和表面處理表征專業(yè)知識）。通過這一全球網(wǎng)絡(luò)的合作，UWBGS 有望突破金剛石創(chuàng)新的界限，實現(xiàn)新一代超寬禁帶半導(dǎo)體。