近日，一则重磅消息在科研界引起了轰动。2025年2月12日，媒体报道了吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室刘冰冰教授、姚明光教授团队，携手中山大学朱升财教授等取得的重大突破。他们的研究成果发表于《自然·材料》，揭示了高温高压下石墨经后石墨相转变为六方金刚石的独特路径，还首次成功合成高质量六方金刚石块材。
这一成果为何如此重要？关键在于六方金刚石在半导体材料领域展现出巨大优势。从带隙来看，六方金刚石带隙是硅的5.5倍 ，带隙越大，半导体器件在高电压、高频率工作时越稳定，介电击穿的可能性大幅降低。电力处理能力上，理论它能处理约50,000倍于硅的电力，可满足未来高功率、高能量密度半导体器件的需求。并且，六方金刚石有着优异的热稳定性和极高的硬度，在高温、高辐射等极端环境下仍能稳定运行，让半导体器件适应更恶劣工况。其电子迁移率高，开关速度快，能提升半导体芯片性能，降低功耗。
再看六方金刚石和普通立方金刚石的区别。晶体结构上，六方金刚石属六方晶系，碳原子呈六方紧密堆积排列；普通金刚石属等轴晶系，碳原子以立方紧密堆积形成四面体结构。物理性质方面，六方金刚石硬度更高，达155±9GPa ，超过天然金刚石40%以上，真空热稳定性可达1100℃，折射率高、色散性能强，经X射线照射会发出蓝绿色光，这些都是普通金刚石所不具备的。形成条件上，六方金刚石通常源于陨石撞击的高温高压环境，自然界罕见；普通金刚石多在地球深部高温高压下由碳原子长时间结晶形成，也可人工大量合成。应用前景上，六方金刚石因超高硬度和热稳定性，在极端环境电子器件、航空航天、高端精密加工等领域潜力巨大；普通金刚石主要用于珠宝行业，以及制造切割工具、磨料、钻探钻头等，还可作为散热材料和量子比特基础材料。
这次研究成果意义非凡。技术上，为六方金刚石人工合成提供有效方法，证实其独立存在，有望打破立方金刚石应用局限，为第四代半导体技术研发注入新动力。产业层面，全球金刚石半导体材料研究日本领先，而中国团队的成果有望提升我国半导体领域竞争力，助力摆脱对传统金刚石的依赖，实现弯道超车。这不仅是科研的进步，更是关乎未来科技发展和产业竞争的关键一步。
