来源 | Diamond & Related Materials

链接 | https://doi.org/10.1016/j.diamond.2026.113326

01

背景

电子器件向高功率、高集成发展，热管理成为核心痛点；金刚石具备1500-2200 W/m·K超高热导率，是下一代热管理理想散热材料。天然金刚石成本极高，CVD 金刚石为工业首选，但大面积晶圆制备成本高、良率低、易翘曲开裂；传统金刚石 / 铜复合材料因界面润湿性差、存在空洞，热导率远低于理论值；热压、高温高压烧结等传统制备工艺条件苛刻、能耗高、存在安全风险。

02

成果掠影

近日，厦门大学于大全、钟毅团队首次提出电镀辅助拼接创新策略，将 CVD 生长的多晶小金刚石片拼接制备50×50 mm²大面积金刚石基底；通过Cr 过渡层与等离子表面活化协同优化金刚石 / 铜界面，使样品获得888.89 W/m·K的高热导率，同时保持342.15 MPa的优异抗弯强度；实际散热测试显示，在1.5 W/mm²热流密度下，该拼接基底较硅基底降温10.32℃，热性能接近单片金刚石，为下一代大功率电子器件热管理提供了低成本、可规模化的高效解决方案。研究成果以“High thermal conductivity electroplating-assisted stitched large-area diamond substrates for high performance electronic devices” 为题，发表于《Diamond & Related Materials》期刊。

03

图文导读

图1。电镀辅助缝合大面积金刚石基板的工艺示意图。

图2。电镀设备示意图和电镀前样品图。

图3。（a）电镀辅助缝合大面积金刚石基材的正视图和（b）后视图；（c）不同尺寸的缝合金刚石基底。

图4。（a）试样横截面和（b）界面处热传导模式的示意图。

图5。测量了不同过渡层金属缝合金刚石基底的导热系数。

图6。（a）等离子体处理和（b）电镀铜厚度对缝合金刚石基底导热系数的影响。

图7。（a）试样的横截面光学图像；（b）金刚石/Cu界面的SEM图像；（c）相应的放大图。

图8。（a）三点弯曲试验设备示意图；（b）缝合金刚石的抗弯强度。

图9。（a）半导体探针台；（b）半导体探针台的内部结构；（c）试验结构图；（d）热测试芯片的表面结构。

图10。（a）不同加热功率下二极管的伏安特性曲线；（b）二极管在不同温度下的电压-电流特性曲线。

图11。三种结构在1.5 W/mm²下的I-V曲线。

图12。三种结构在3.5 W/mm²和9 W/mm²下的I-V曲线。