电子元件功率密度的增加以及由此产生的更高散热需求需要新材料。金刚石的导热性比铜高四到五倍，非常适合冷却高功率密度的电子元件，例如处理器、半导体激光器或电动汽车中使用的电子元件，在电力运输、光伏或存储系统中冷却功率电子方面尤为重要。
3月1日，弗劳恩霍夫协会宣布其研究人员已成功开发出比人类头发还细的由合成金刚石制成的极薄纳米膜，可以直接集成到电子元件中，从而将局部热负荷降低多达10倍。电动汽车的能源效率、使用寿命和道路性能因此得到显著提高，当用于充电基础设施时，金刚石膜有助于将充电速度提高五倍。
独立式多晶金刚石纳米膜的照片
一般来说，在元件下方应用铜层可以改善热流，但铜与元件之间存在电绝缘的氧化物或氮化物层导热性较差，这种纳米膜在将热量传递到铜方面非常有效，因为金刚石可以加工成导电路径，因此研究人员希望用金刚石纳米膜取代这个中间层——灵活且独立的薄膜可以放置在组件或铜上的任何位置，或者直接集成到冷却回路中。
在机械力的外部冲击下弹性弯曲的金刚石纳米膜的SEM图像
金刚石具有带隙宽、热导率高、击穿场强高、载流子迁移率高、耐高温、抗酸碱、抗腐蚀、抗辐照等优越性能，是目前最有发展前途的半导体材料之一，其经典的应用场景为热管理领域。利用金刚石的高热导率，可以大大提升电子元件的散热效果！研究人员通过在单独的硅片上生长多晶金刚石纳米膜，然后将其分离，将其翻转并蚀刻掉背面的金刚石层，就形成了独立、光滑的金刚石，可以在80摄氏度的低温下加热，然后附着到部件上。热处理会自动将微米厚的薄膜粘合到电子元件上，这样金刚石就不再是独立的，而是集成到系统中。
化合积电专注于金刚石材料生产研发，具备国际一流的金刚石生产工艺，现有金刚石热沉片、晶圆级金刚石、金刚石窗口片、金刚石异质集成复合衬底等产品。其中，晶圆级金刚石生长面表面粗糙度 Ra < 1nm；金刚石热沉片热导率更是达到1000-2000W/m.k，完全符合作为大功率器件散热材料的生产要求。
