玛丽莲梦露曾告诉我们，“钻石是女人最好的朋友”。不过，钻石（也就是首饰界对大颗粒金刚石的称呼）其实是工业界的“材料之王”，光学器件、刀具磨具、甚至太空飞行器上都有钻石的存在！至于在半导体产业（包括你手机里的芯片）里，它是摩尔定律完蛋之后的未来希望。今天我们就来给大家讲讲钻石半导体。
生产彩色人工钻石，就是为了造半导体。和以往的人工钻石只能生产出很小的细颗粒，只能用在车刀、钻头或者砂纸上不同。最近各种珠宝展会上的人工钻石展台，一定会有各种五颜六色的钻石出现。这是为什么呢？比如下图中各种真正的彩色钻石非常颠覆大家对钻石无色纯净的印象。
那么，原因在哪呢？因为这些白色或者彩色的人工钻石，都可以说是人造钻石生产实验的副产品，拿出来废物利用卖给首饰界回收一部分开发投入。当然，如果需要的量大，想来他们也不介意接单专门定制生产特殊颜色的钻石。那么为什么这些单位要生产出这么多花样的废料，而且看起来一个个颗粒都很大？答案都在这张表格里。
一切都是为了钻石半导体，吊打硅半导体的碳半导体材料。同为IV主族的元素，碳元素也有做半导体的能力。和硅晶体原子结构同为四面体排布的钻石，在半导体方面的理论潜力……那是被人称为“功率半导体的圣杯”的存在。超高的热导率、更大的击穿场强，更高的迁移率，以及更小的原子尺寸，一切都昭示着钻石半导体有着非常光明的前景。
有前景不代表没有问题。钻石半导体面临的基本问题就是最基础的材料科学问题，这可是一点点情怀，象征都不讲的硬碰硬的技术问题。一切“天然”、“稀缺”、“美好”都要给“性能”让路。第一个拦路虎就是要能够得到足够大的纯净单晶块体用于加工。
爆轰法：因为天然存在的金刚石的碳四面体网络结构是在地层深处高温高压的条件下形成的，那么一开始，工业界要合成人工金刚石就在努力模拟这种高温高压的状态，一开始的办法非常简单粗暴：BOOM！没错，就是利用高能炸药爆炸瞬间形成的高温高压态，引起石墨里的碳在催化剂作用下相变，得到金刚石。
高压法：另一种方法是机械顶压机实现高压，再通过电加热形成高温，通过高温高压环境的催化相变使碳元素转变为钻石，这也是目前生产人造钻石的主流技术。而且，相比天然钻石，压力机法人工合成钻石的尺寸从一开始就是相当大的，约10年前进入中国市场的人工钻石的尺寸就是0.5克拉起步，大的可以到3克拉。
CVD（化学气相沉积）生长法：爆轰法还有一个缺点，高能炸药里面富含的氮元素掺杂进金刚石，使金刚石的色泽偏黄，使得在首饰市场里都不讨喜。当然钻头和精密加工刀具不在乎刃或尖端的金刚石到底是白的还是黄的，但是用于芯片的话，氮元素超标也是不行的。
对半导体生产友好的另一件事是，CVD生产的金刚石是从薄膜到薄片到厚片再到块体的。可以根据生产的需要进行定制设计，那就摆脱了天然金刚石原石不规则颗粒的麻烦。至于生产出来的大小……目前，国际上不止一家实现了英寸级以上的金刚石圆片的生产。
钻石要用于半导体，还要面临第二个问题：掺杂。如果硅要用于半导体，需要进行掺杂，得到P型和N型材料。同是IV族元素的碳晶体怎么可能例外？钻石半导体的P型掺杂和N型掺杂一样是必须的。目前来说，P型掺杂已经有几种相对成熟的工艺，实现在钻石中注入或者掺入硼元素，得到P型半导体芯片材料。
结语：由于金刚石超宽的禁带宽度（5.45eV），以及抗辐射损伤高灵敏度、低暗电流等优势，现在已经成为极端环境下(如核反应堆、托克马克、激光核聚变试验，外层空间等)工作的粒子探测器或者辐射探测器的材料。