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学术交流

金刚石材料合成

       拟邀请吉林大学、北京高压科学研究中心、中南大学、浙江工业大学、中科院金属所、中国科学院物理研究所、中国水产科学研究院东海水产研究所、日本住友商事株式会社、美国斯坦福大学、俄罗斯科学院地质与矿物学研究所等单位的专家或科研人员,围绕金刚石材料的合成与未来应用领域进行探讨,为国内相关领域的从业人员提供跟踪学术前沿、了解产业动态、开发新兴市场的机会。
序号
专题内容
演讲者
1
高性能高温高压两面顶压机的技术发展及应用
曹阳

题目

高性能高温高压两面顶压机的技术发展及应用

简介

两面顶压机作为一种重要的工业及科研设备,在高温高压环境下具有广泛的应用前景,随着技术的不断进步和市场需求,两面顶压机的应用领域不断扩宽,除了传统的金刚石合成,还在地学、物理、新材料合成领域有诸多应用。本报告对两面顶压机在超硬材料合成等相关领域的应用进行了概述;提出新型高温高压两面顶压机设计与制造技术创新;结合两面顶压机发展面临的问题,对国产化两面顶压机的未来发展方向进行展望。

嘉宾

曹阳
工程师

精工锐意科技(河南)有限公司

曹阳,男,工程师,硕士研究生学历,精工锐意科技(河南)有限公司技术研发工程师,长期从事高温高压合成装备的设计开发,先后负责新型锻造六面顶压机、高性能高温高压两面顶压机设计及制造,现任精工锐意两面顶压机产品负责人。
2
超高压研究对特种金刚石对顶砧的急迫需求
王霖

题目

超高压研究对特种金刚石对顶砧的急迫需求

简介

压强是和温度、成分并重的独立热力学参量。利用压强可以有效地调控材料中原子距离、晶体结构、载流子浓度,甚至可以改变电子结构、元素价态等,从而使材料在高压下出现常压条件下部存在的优异性能和新奇物理现象。而且,压强越高,所能观察到的新现象越丰富、所获得的新材料就越多,因此成为我们不断突破压强极限的强大动力。金刚石是已知最硬的天然材料,具有很高的屈服强度,用它制作的对顶砧是目前唯一能提供>150GPa压强的静高压装置。但是断裂韧性较差,很容易沿着晶面方向发生解理,这两点因素综合决定了金刚石对顶砧的极限压强为400GPa。为了突破这个压强瓶颈,唯一途径就是寻找具有更高硬度和韧性的材料来代替单晶金刚石,作为压砧材料,以便使人类探索更高压强下的重大科学问题和不解的科学之谜。

嘉宾

王霖
教授

燕山大学

王霖,燕山大学教授、博导、长江学者特聘教授、第十批“青年千人”。中国材料学会空间材料科学技术分会第一届副理事长;被聘为载人航天工程空间科学与应用领域空间材料科学专家组专家;任中国材料学会极端条件材料与器件学分会委员; 兼任Matter and Radiation at Extremes高压栏目特邀编辑;Functional Diamond的Assistant Editor和Nano Research青年编委。长期从事超高压技术、超高压相变以及高压下材料输运性质等方面的研究。在晶体结构新构型、非常规超导体的高压相变与超导电性、高压超导氢化物的结构演化规律、压致变色机制等方面取得了系列原创性研究成果。已在包括Rev Mod Phys、Science、Nature、PNAS、Phys Rev Lett、Adv Mater和JACS等国际学术期刊发表SCI论文170余篇,获得超过>6000次引用。其科研成果先后获中国工程物理研究院科技创新一等奖(排名第三)、吉林省科学技术进步奖一等奖(排名第三)等。
3
基于光学级金刚石的高功率激光技术及应用
白振旭

题目

基于光学级金刚石的高功率激光技术及应用

简介

高功率激光光源在国防、航空航天、遥感和量子信息等行业的发展中起着至关重要的作用。光学级金刚石凭借其宽光谱透过范围、高非线性增益系数、高导热率以及高光学损伤阈值,成为新一代高功率激光器的理想材料。本团队长期致力于高功率金刚石激光技术及其应用的研究工作,本报告将结合团队的成果重点探讨激光领域对光学级金刚石的需求,及其如何通过结合受激散射等非线性光学效应,开发出具有窄线宽、高相干性和低噪声特性的高功率激光系统。此外,报告还将深入分析金刚石激光器在光谱窄化、增益介质优化以及级联散射控制方面的科学问题,展示提升激光器稳定性和光束质量的有效方法。未来,通过进一步优化金刚石材料性能和激光器设计,该技术有望在高功率激光领域实现更广泛的应用,推动多个领域的技术进步。

嘉宾

白振旭
教授

河北工业大学

白振旭,河北工业大学教授,博士生导师,电子信息工程学院副院长、河北省先进激光技术与装备重点实验室副主任。现担任中国光学光电子行业协会激光应用分会青年委员、天津市激光技术学会常务理事、河北省光学学会理事、天津市学位与研究生教育学会理事,以及《红外与激光工程》、《中国激光》、《应用光学》等期刊青年编委。主要从事高功率金刚石激光技术及应用的研究,主持装备发展部领域基金、国家自然科学基金面上及青年项目、河北省杰出青年科学基金等科研项目。成果获国际光学工程学会Teddi Laurin奖、Light: Science & Applications光学青年科学家竞赛“Rising Stars of Light”一等奖、河北省技术发明二等奖、国家某部委“慧眼行动”装备大赛优胜奖、Functional Diamond优秀青年学者奖。在APL Photonics、High Power Laser Sci.、Opt. Lett.等光学领域知名期刊发表学术论文80余篇(其中入选ESI热点论文2篇、ESI高被引论文4篇、封面/Editors' Pick/特邀论文10余篇)、授权专利20余项。成果得到美国物理联合会、国际光学工程学会、Phys.org和Laser Focus World等国内外知名媒体的报道。
4
导电金刚石电极材料制备与应用研究
黄楠

题目

导电金刚石电极材料制备与应用研究

简介

在功能金刚石领域,导电金刚石是一种非常重要的电极材料,除具有优异的力学性能外,其在电解质溶液中具有极其稳定的物理和化学性能,拥有高的析氧电位,表现出宽的电化学势窗,在电化学合成和电催化氧化领域发挥重要作用。其次,导电金刚石具有极低的电化学电容,表现出低的背景电流,是重要的电化学传感电极材料。本报告重点介绍团队基于元素掺杂实现导电性能的硼掺杂金刚石电极材料的孔结构构筑和大尺寸制备合成研究,及其在电化学传感和电催化氧化领域应用进展。此外,本报告还介绍团队基于CVD技术sp2碳杂化实现导电性能的两种金刚石/石墨电极材料的结构构筑和界面解析研究,及其在电化学传感、电催化和电化学储能领域的应用探索研究。

嘉宾

黄楠
研究员

中国科学院金属研究所

黄楠,中国科学院金属研究所研究员。2001-2007年本科和硕士就读于吉林大学,2011年博士毕业于中国科学院金属研究所,之后留所工作至今。主要从事CVD金刚石材料研究,在Adv. Energy Mater., Small, ACS App. Mater. Inter. 等期刊发表SCI论文70余篇,受邀撰写综述文章1篇,英文专著章节2篇,已授权专利22项,其中1项专利获得实施许可转化,申请2项PCT国际发明专利,其中1项获得授权。主持国家自然基金委、中国科学院-地方政府、辽宁省和企业等项目多项,参与完成1项中科院战略性先导科技专项课题。
5
金刚石常温键合技术在半导体功率器件中的应用
梁剑波

题目

金刚石常温键合技术在半导体功率器件中的应用

简介

半导体器件在高功率工作中,器件性能和稳定性以及使用寿命受限于自加热效应,主要由于热管理不足。由于金刚石其优越的热导率,作为功率器件GaN HEMTs的潜在散热材料,正在被广泛研究。目前主要有两种技术路线将金刚石与GaN HEMTs集成。第一种方法是在去除GaN-on-Si基板上的硅后,在裸露的GaN表面上沉积金刚石,并使用介电过渡层(如SiNx或AlN)。尽管这种方法已经实现了4英寸GaN-on-diamond晶圆,但面临着挑战。过渡层的较低热导率导致显著的热阻,而沉积在该层上的金刚石通常表现出较差的晶体质量,限制了热性能。第二种方法是在去除GaN-on-Si基板上的硅后,使用如非晶硅等粘附层将GaN粘接到金刚石基板上。然而,由于“设备优先”制造概念,即在设备制造后才与金刚石粘接,此GaN-on-diamond结构在大直径晶圆中的应用具有挑战性。 一种更有前景的解决方案是将硅基板上生长的AlGaN/GaN/3C-SiC薄膜转移到金刚石上,从而得到AlGaN/GaN HEMTs/3C-SiC on diamond。这种配置在散热性能方面相较于GaN-on-4H-SiC和GaN-on-Si表现出更优越的性能,其中3C-SiC/金刚石界面显示出卓越的热稳定性和导热性。我们正在进行的工作集中在将硅基板上生长的AlGaN/GaN/3C-SiC薄膜转移到大尺寸多晶金刚石基板上,以生产低成本、高散热性能的GaN器件。同时,我们还在深入研究界面结构和热边界阻力,以进一步提高性能和可靠性。

嘉宾

梁剑波
副教授

大阪公立大学

梁剑波,现任大阪公立大学副教授及博士生导师,主要专注于金刚石,氮化镓,碳化硅异质半导体材料的直接键合、高导热异质界面、异质界面的晶体结构以及大功率高效新型半导体器件的研发。近年来,主持12项研发项目,包括由日本学术振兴会(JSPC)、日本国立研究开发法人新能源・产业技术综合开发机构(NEDO)、日本科学技术振兴机构(JST)等机构资助的国家重点研发课题,以及企业合作研发项目。在国际著名刊物如 "Adv. Mater.","Nat. Com","Small","Appl. Phys. Lett"等发表了150余篇论文,同时拥有15项专利。在国际会议上,多次荣获了最佳发表奖,并获得南部阳一郎(诺贝尔物理学奖获得者)颁发的优秀研究奖和著名刊物优秀审稿奖等多个奖项。