钻石在工业领域的主要应用（除首饰及装饰品外）

2025年2月20日，上海征世科技宣布成功研制出30 mm×55 mm单晶金刚石散热片和2英寸单晶金刚石晶圆，标志着我国在这一尖端材料领域正式跻身国际第一梯队。这一突破不仅填补了国内技术空白，更将加速宽禁带半导体、量子计算等前沿产业的商业化进程。

30 mm×55 mm单晶金刚石产品。图片来源：征世科技

具体参数：

尺寸：30 mm×55 mm

厚度：0.3~3.0 mm

热导率：1800~2200 W/(m·K)

偏离角：(100)面偏角3°左右

氮浓度：0.2×10-6以下

2英寸单晶金刚石晶圆。图片来源：征世科技

具体参数：

尺寸：2英寸

厚度：0.3~3.0 mm

热导率：1800~2200 W/(m·K)

偏离角：(100)面偏角3°左右

氮浓度：0.2×10-6以下

以下我们将重点介绍钻石在工业领域的主要应用。

1、光学级CVD单晶金刚石

光学级CVD单晶金刚石属于新型功能材料。金刚石具有高硬度（永不磨损的光学镜片）、长波红外光波段（室温环境下）的高透过率、室温下具有最高的热导率、极佳的化学稳定性、高抗热冲击性等多方面优异特性，在光学领域有着广泛的应用前景。光学级CVD单晶金刚石作为新型功能材料，可广泛应用于航空、军事、科研设备等方面，具体包括：CO2激光窗口（10.6 μm）、高功率微波窗口等，是高精尖的高附加值产品。

光学级CVD单晶金刚石技术参数：

光学级CVD单晶金刚石从紫外（0.22 μm）到远红外，甚至微波波段，除在4-6 μm位置存在微小本征吸收峰外，不存在任何吸收峰；

光学级CVD单晶金刚石红外透过率约70%（10.6 μm处）；

光学级CVD单晶金刚石表面粗糙度Ra值＜5 nm；

光学级CVD单晶金刚石热导率>1900 Wm-1K-1；

光学级CVD单晶金刚石拉曼光谱图中，仅在1332.5 cm-1处有特征峰（CVD单晶金刚石中C-C键呈sp3杂化，形成正四面体结构，并伴有特征1332 .5cm-1拉曼散射峰），无其它特征峰（如含有非金刚石碳，例如石墨中C结构，石墨中C-C键是sp2杂化，形成平面层状结构，拉曼散射峰位于1580.0 cm-1）。

目前主要产品规格：10mm*0.5mm、13mm*2mm、25mm*定制厚度

2、机械级CVD单晶金刚石

基于超高硬度、耐磨、抗腐蚀等特点，金刚石是生产用于对高硬脆、难加工材料进行锯、切、磨、钻等的加工工具的核心耗材，被广泛应用于各种精密机械加工所使用的刀具、地质勘探领域所用的钻头表面等。大尺寸、高品质CVD单晶金刚石可进一步应用于医学组织切片、脑外科/心脏手术刀、光学镜头切削等高端拓展领域。

3、热沉级CVD单晶金刚石

基于金刚石的热膨胀系数较小，室温下具有最高的热导率，CVD单晶金刚石的热沉级应用主要有两种方式：一是大面积的集中散热，如TR组件、微波功率组件和高功率激光器组件等；二是对热发射单元的点散热，如氮化镓器件。

4、半导体级CVD单晶金刚石

目前，第四代半导体材料主要是以金刚石（C）、氧化镓（Ga2O3）、氮化铝（AlN）为代表的超宽禁带（UWBG）半导体材料，禁带宽度超过4.0 eV。相对于硅材料（第一代）、氮化镓（第二代）、碳化硅（第三代）等，金刚石半导体材料的禁带宽度高，最大优势在于更高的载流子迁移率、更高的击穿电场、更大的热导率。金刚石具有室温下最高的热导率，可以满足未来大功率、强电场和抗辐射等方面的需求，是制作功率半导体器件的理想材料，在智能电网、轨道交通等领域有着广阔的应用前景。

随着CVD单晶金刚石在工业应用领域的逐步扩散放大，目前行业内急需能够解决大尺寸的激光解决方案。河南合赢激光科技有限公司，在终端用户的强有力支持下，目前已开始小批量进行激光切割大尺寸CVD单晶金刚石的应用，欢迎行业内探讨。

“世界超硬看中国，中国超硬看河南”！

目前，河南合赢激光科技有限公司，已经在超硬材料行业成功量产的设备主要有：CVD人工培育钻石激光切割机、CVD人工培育钻石4P激光切割机、PCD激光3D雕刻机、PCD激光减薄研磨机、PCD激光切割机、PCD缺陷激光标识系统、CVD钻石同轴视觉激光打标系统、CVD内腔激光清洗系统等相关激光设备，如行业内有此需求，也可咨询。