据西安交大官网,近日,西安交通大学王宏兴教授团队经过十年不懈努力,成功实现了2英寸异质外延单晶金刚石自支撑衬底的量产,这是金刚石电子器件领域的一大突破。
金刚石半导体,被誉为第三代半导体材料的佼佼者,因其超宽禁带、高击穿场强、高载流子饱和漂移速度和高热导率等特性,在电子器件领域具有巨大的应用潜力。然而,大尺寸、高质量的单晶金刚石衬底制备一直是困扰全球科研人员的技术难题。
王宏兴教授(右三)与团队成员在讨论研发中的问题
王宏兴教授团队采用自主研发的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,通过精准调控成膜均匀性、温场及流场,成功实现了2英寸异质外延单晶金刚石自支撑衬底的批量化生产。这种衬底表面具有台阶流生长模式,能够显著降低缺陷密度,提高晶体质量。其XRD测试结果显示,各项指标已经优于国外最好水平,达到世界领先地位。
异质外延金刚石光学显微镜照片(a)放大100倍(b)放大500倍
XRD测试结果(a)(004)面摇摆曲线;(b)(311)面摇摆曲线;(c)(311)面四重对称;(d)极图
这一重要成果不仅打破了国外技术封锁,也推动了金刚石电子器件在我国的实用化发展。目前,王宏兴团队生产的单晶金刚石器件已经广泛应用于5G通讯、高频大功率探测装置等领域。王宏兴教授表示,这一突破的实现,离不开团队十年如一日的潜心研发,也离不开与国内相关大型通信公司、中国电子科技集团等机构的紧密合作。未来,团队将继续深入研究,推动金刚石半导体材料与器件在更多领域的应用,为我国的科技进步做出更大贡献。
十年磨剑,王宏兴教授团队用他们的智慧和汗水,实现了2英寸单晶金刚石电子器件的量产,为我国在金刚石半导体领域的发展奠定了坚实基础。这一重大突破,不仅彰显了我国科研人员的创新能力和技术水平,也为我国的科技事业注入了新的活力。