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全球首次!用气体制作无裂纹1立方厘米级单晶金刚石

2019年04月02日 化学材料
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日本产业技术综合研究所(简称“产综研”)全球首次利用气体成功制作出了体积为1立方厘米级的无裂纹单晶金刚石。此次采用容易扩大合成面积的气体为原料,制作出全球最大级的高品质晶体,这一成果是向实现大型晶圆迈出的重要一步。今后,通过加速开发采用金刚石的新一代功率半导体,并将其应用于各种电气设备,能够更加高效率地利用电力,有助于尽快实现节能型社会。

全球首次!用气体制作无裂纹1立方厘米级单晶金刚石

图1:此次利用气体制作的1立方厘米级单晶金刚石(左)和目前市售的利用高温高压法制作的单晶金刚石基板(右)

功率半导体广泛应用于电力基础设施、汽车、铁路车辆、工业设备及家电等各种产品和设备,是支撑这些产品和设备实现高性能化及节能化的重要器件。不过,目前市场上销售的单晶金刚石基板采用高温高压法制作,要想制作英寸尺寸的大型晶圆,需要使用非常大的冲压机,从成本和技术方面来看很难实现,所以亟需确立能制作大面积晶圆的晶体生长技术。

此次,产综研采用微波等离子体CVD法,全球首次利用气体成功制作了体积为1立方厘米级的无裂纹单晶金刚石。采用以气体为原料的方法,能制作全球最大级的晶体。

另外,此次的成果不仅能应用于功率半导体等电子领域,预计还可应用于自旋电子领域。金刚石能在室温和常压下处理空间分辨率较高的量子信息等,因此有望进一步提高传感器和量子计算等的性能。

全球首次!用气体制作无裂纹1立方厘米级单晶金刚石

图2:此次采用的微波等离子体CVD法的概要

全球首次!用气体制作无裂纹1立方厘米级单晶金刚石

图3:生长膜厚度对于晶体生长指标——拉曼光谱半高宽的依赖性
■为利用以往的技术、●为利用此次的长时间稳定生长技术制作的晶体的评测结果

文 JST客观日本编辑部

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