【DT半导体】获悉，随着集成电路功率密度的不断增加，散热问题已成为制约芯片性能、稳定性和寿命的瓶颈。石墨烯因其优异的导热性能（单层石墨烯热导率高达5300 W·m⁻1·K⁻1）被认为是理想的热管理材料，由石墨烯片组装而成的石墨烯膜已在5G通讯终端中获得广泛应用。
然而，随着芯片性能的不断提升，现有石墨烯膜已无法满足实际应用对热流承载能力的要求。石墨烯膜的热流承载能力由其热导率和厚度共同决定，如何兼顾高导热与大厚度，特别是处理二者的矛盾关系，是科学研究的重要课题和技术开发的难点所在。
上海微系统所丁古巧研究员、何朋副研究员团队长期致力于石墨烯材料可控制备和器件热管理应用研究，近期在高载热石墨烯膜结构调控和制备领域取得重要研究进展，相关成果发表于《Advanced Science》和《Carbon》。
基于气体逸散通道优化构建的高热载墨烯膜制备策略
在传统石墨烯膜制备技术中，高温过程使GO原料官能团脱除并释放大量气体（如CO、CO2），气体积累导致薄膜膨胀、结构缺陷增多，严重降低热导率。研究团队提出在GO膜内部预先构建有序扁平孔道，引导高温处理时的气体定向逃逸，减少结构破坏，从而构建高度取向的厚膜结构，实现热导率突破性提升基于该策略及相关参数优化，最终成功制备出厚度超110微米、热导率高达1781 W·m⁻¹·K⁻¹的石墨烯膜，较传统方法性能提升16.2%并在降低芯片热点温度方面表现出极大潜力。该工作有效解决了石墨烯膜在厚度增加时热导率急剧下降的难题，为高功率密度电子设备热管理提供了新方案。相关论文以“Achieving Ultra-High Heat Flux Transfer in Graphene Films via Tunable Gas Escape Channels”为题发表于Advanced Science 2025, 12, 2410913.（https://doi.org/10.1002/advs.202410913），论文第一作者为上海微系统所博士生郑豪龙，通讯作者为何朋副研究员、丁古巧研究员和宁波大学王刚教授。
研究亮点
（1）气体逸散通道的构建：通过氧化石墨烯（GO）膜湿化膨胀结合冷冻干燥技术，在前驱体中预先构建有序的多孔结构，为石墨烯膜热还原过程中产生的气体提供逸散通道。
（2）高度取向石墨烯厚膜结构：低缺陷密度（ID/IG=0.012）、高取向（f =0.959）和大晶粒尺寸（Lc=44.5 nm）。
宏观石墨烯膜具有较高的面内热导率，已成功应用于便携式电子器件的热管理。在过去的几十年里，调控石墨烯膜微观结构并提高面内热导率一直是学术研究的重点。近年来，随着电子器件向高功率和小型化方向发展，载热能力作为反映石墨烯膜实际散热效果的综合性能参数。载热能力由面内热导率和膜厚度两者共同决定，深入了解膜厚度与热导率的复杂关系对于提升载热能力的至关重要。研究团队从结构工程的角度，梳理了厚度、热导率与石墨烯膜载热量之间的关系，系统回顾了高载热石墨烯膜的研究进展，重点探讨了石墨烯膜导热性能的影响因素以及优化策略。揭示了石墨烯膜热导率随厚度下降的机制，从结构优化和性能提升方面指出当前研究面临的挑战，展望了未来在高功率电子热管理中石墨烯膜的发展前景。相关论文以“Thermally conductive graphene-based films for high heat flux dissipation”为题发表于Carbon 2025, 233, 119908（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119908），论文第一作者为上海微系统所博士生郑豪龙，通讯作者为何朋副研究员、丁古巧研究员。
研究亮点
（1）提出载热量是评估石墨烯膜综合散热性能的指标参数，更适用于石墨烯膜在高功率密度电子器件实际散热应用中的评价。
（2）系统回顾了近年来分别在提高石墨烯膜热导率和厚度两方面的研究进展，包括膜结构调控的策略和机制。
（3）分析了组装高导热石墨烯厚膜面临的困境，并梳理了兼顾高厚度和高热导率石墨烯膜的制备策略，提出制备高载热石墨烯膜面临的挑战及未来发展方向。
2025（第五届）碳基半导体材料与器件产业发展论坛
4月10-12日 浙江宁波
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论坛背景
Background of the Forum
碳基半导体（包括金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等）因其超宽禁带、高热导率、高载流子迁移率以及优异的化学稳定性等卓越的特性，正在成为解决传统硅基半导体材料逐渐逼近物理极限问题的关键途径。在人工智能、5G/6G通信、新能源汽车等迅猛发展的新兴产业领域表现出广阔的应用前景。尤其是在当前不确定的国际局势和贸易环境背景下，碳基半导体战略意义凸显，成为多国布局的重要赛道。
为此，由DT新材料将举办的2025（第五届）碳基半导体材料与器件产业发展论坛，以“创新·融合（金刚石&“金刚石+”）”为主题，将围绕金刚石以及“金刚石+”半导体的生长、精密加工、键合、器件制造、高效热管理应用等环节中的关键技术和设备，搭建一个汇聚顶尖专家学者、企业家和产业界人士的高水平交流平台，分享与探讨碳基半导体产业趋势、创新成果和应用需求，推动碳基半导体产业上下游合作，助力产业链高质量发展。
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论坛信息
Forum Info
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论坛组织
Forum organization
主办单位：DT新材料
业务指导单位：
宁波高新区组织部
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论坛设置
Forum Settings
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核心议题
core subject
**拟定议题，以实际议程为准。欢迎企业和科研单位提供和定制议题方向。
主论坛：碳基半导体的机遇与挑战
（1）新的国际局势与政策导向下的碳基半导体发展趋势研判
（2）AI等未来产业驱动下的碳基半导体的市场需求与前景分析
（3）碳基半导体（金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等）前沿研究进展
（4）碳基半导体器件（金刚石及“金刚石+”）产业化与应用进展
（5）碳基半导体产业投资分析
主题一：金刚石半导体制备与应用探索
（1）大尺寸、低成本金刚石制备技术与产业化推进
（2）高效、低损伤金刚石精密加工技术
（3）金刚石功率器件的热管理解决方案
（4）金刚石在高功率LED封装应用
主题二：“金刚石+”半导体制造与规模化应用
（1）“金刚石+”半导体异质外延生长（金刚石薄膜）
（2）“金刚石+”半导体键合技术
（3）“金刚石+”半导体先进光刻与微纳加工
（4）“金刚石+”半导体先进封装（2.5D/3D集成）
（5）“金刚石+”半导体（SiC、GaN、Ga2O3、AlN、BN）的最新研究进展及其在功率器件、二极管、射频器件、滤波器、热管理等领域应用
主题三：石墨烯&碳纳米管制备以及其在柔性&高速电子设备领域的应用
（1）石墨烯晶圆的大尺寸制备、带隙调控及器件研究
（2）石墨烯在柔性电子和可穿戴设备中的应用
（3）碳纳米管的手性控制与选择性生长
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参会注册
Registration
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学生(/人)
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