據西安交大官網,近日,西安交通大學王宏興教授團隊經過十年不懈努力,成功實現了2英寸異質外延單晶金剛石自支撐襯底的量產,這是金剛石電子器件領域的一大突破。
金剛石半導體,被譽為第三代半導體材料的佼佼者,因其超寬禁帶、高擊穿場強、高載流子飽和漂移速度和高熱導率等特性,在電子器件領域具有巨大的應用潛力。然而,大尺寸、高質量的單晶金剛石襯底制備一直是困擾全球科研人員的技術難題。
王宏興教授(右三)與團隊成員在討論研發中的問題
王宏興教授團隊采用自主研發的微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)技術,通過精準調控成膜均勻性、溫場及流場,成功實現了2英寸異質外延單晶金剛石自支撐襯底的批量化生產。這種襯底表面具有臺階流生長模式,能夠顯著降低缺陷密度,提高晶體質量。其XRD測試結果顯示,各項指標已經優于國外最好水平,達到世界領先地位。
異質外延金剛石光學顯微鏡照片(a)放大100倍(b)放大500倍
XRD測試結果(a)(004)面搖擺曲線;(b)(311)面搖擺曲線;(c)(311)面四重對稱;(d)極圖
這一重要成果不僅打破了國外技術封鎖,也推動了金剛石電子器件在我國的實用化發展。目前,王宏興團隊生產的單晶金剛石器件已經廣泛應用于5G通訊、高頻大功率探測裝置等領域。王宏興教授表示,這一突破的實現,離不開團隊十年如一日的潛心研發,也離不開與國內相關大型通信公司、中國電子科技集團等機構的緊密合作。未來,團隊將繼續深入研究,推動金剛石半導體材料與器件在更多領域的應用,為我國的科技進步做出更大貢獻。
十年磨劍,王宏興教授團隊用他們的智慧和汗水,實現了2英寸單晶金剛石電子器件的量產,為我國在金剛石半導體領域的發展奠定了堅實基礎。這一重大突破,不僅彰顯了我國科研人員的創新能力和技術水平,也為我國的科技事業注入了新的活力。