美国莱斯大学的研究团队开发出一种创新的“自下而上”方法，能够生长图案化钻石表面，并将其直接集成到电子设备中以实现高效冷却。这项技术有望将设备的工作温度降低23摄氏度（41华氏度），从而提升性能并延长使用寿命。

“在电子领域，热量是敌人，”莱斯大学材料科学与纳米工程助理研究教授张翔表示，“降低23摄氏度意义重大——它可以延长设备寿命，并允许设备在不发生过热的情况下运行得更快。”目前，人工智能处理器和5G硬件等高功率技术正面临严峻的热管理挑战，而钻石作为导热性能优异的材料，为解决这一问题提供了新思路。

钻石虽然导热性能卓越，但加工难度大。传统“自上而下”的方法需要先生长钻石板再雕刻，过程缓慢且成本高昂。因此，研究团队转向“自下而上”的工艺，使用微波等离子体化学气相沉积技术，结合光刻方法在芯片表面创建模板，并撒上纳米钻石“种子”。在高能反应器中，碳原子沉积在这些种子上，生长成坚固的导热层。

张翔解释说：“这需要一个使用微波能量的反应器——就像你家厨房里的微波炉，但功率更大——将气体转化为等离子体。这种等离子体分解富含碳的气体与氢气的混合物，碳原子如雨般落下并沉积在你的基底上。”成核是生长钻石的关键步骤，为碳原子组装成晶体层提供立足点。

研究团队通过光刻技术和激光切割薄膜，成功将工艺扩展到2英寸晶圆，展示了该方法的可扩展性和工业应用潜力。这种钻石冷却层技术与硅、氮化镓等多种基层兼容，为跨半导体技术集成高性能热管理提供了基础。

领导这项研究的Pulickel Ajayan教授指出：“主要收获是我们找到了一种可扩展、有效的方法将钻石冷却集成到电子设备中。这很重要，因为热量限制了手机电池寿命和计算机速度。通过使用钻石更有效地冷却这些设备，我们可以为更快、更可靠、更持久的技术铺平道路。”下一步目标是完善钻石与底层电子设备的结合，以构建更强大的下一代晶体管。

该研究已发表在《应用物理快报》上，为未来节能、高性能电子产品的发展提供了实用路径。这项钻石冷却层技术的突破，有望推动5G、雷达和人工智能数据中心等领域的能源效率提升。