金剛石單晶重大突破：從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu)

來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的韓杰才院士團隊，與香港城市大學(xué)、麻省理工學(xué)院等單位合作，在金剛石單晶領(lǐng)域取得重大科研突破。該項研究成果現(xiàn)已通過 “微納金剛石單晶的超大均勻拉伸彈性”為題在線發(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

據(jù)多個媒體報道，這項研究首次通過納米力學(xué)新方法，通過超大均勻的彈性應(yīng)變調(diào)控，從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu)，為實現(xiàn)下一代金剛石基微電子芯片提供了一種全新的方法，為彈性應(yīng)變工程及單晶金剛石器件的應(yīng)用提供基礎(chǔ)性和顛覆性解決方案。

IT之家了解到，以硅 （Si）、鍺 （Ge）為主的第一代半導(dǎo)體材料使用至今已有 70 余年之久，但硅自身存在物理性質(zhì)缺陷，導(dǎo)致其在高頻功率器件上的應(yīng)用不佳。

之后，人類開始探索以砷化鎵 （GaAs）、磷化銦 （InP）為代表的第二代半導(dǎo)體材料，但由于毒性和價格等因素其應(yīng)用性依然存在較大的局限性。

21 世紀初，以金剛石、碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為主的具有超寬帶隙特性的第三代半導(dǎo)體材料開始進入人們視野，其中金剛石由于自身特性成為了其中備受關(guān)注的佼佼者，甚至業(yè)界將其稱為 “終極半導(dǎo)體材料”。

但金剛石制作芯片依然存在極大的局限性。

實際上，人類試圖將金剛石用于芯片與石墨烯歷史相近。理論上講，金剛石無論是力學(xué)、學(xué)還是導(dǎo)電性都具有極高的價值，金剛石制作的芯片也比硅芯片更強、更耐抗，即使在高溫情況下也可以保持其半導(dǎo)體能力。但在迄今為止的幾乎所有實驗中，金剛石結(jié)晶始終保持其獨立性，無法對電流產(chǎn)生有效影響，因此目前也幾乎無法在電子工業(yè)方面得到應(yīng)用。

責(zé)任編輯：PSY