近日,西安交大研究团队采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,成功实现2英寸异质外延单晶金刚石自支撑衬底的批量化。
2英寸异质外延单晶金刚石自支撑衬底照片。
金刚石半导体具有超宽禁带、高击穿场强、高载流子饱和漂移速度、高热导率等材料特性,以及优异的器件品质因子,采用金刚石衬底可研制高温、高频、大功率、抗辐照电子器件,克服器件的“自热效应”和“雪崩击穿”等技术瓶颈,在5G/6G通信,微波/毫米波集成电路、探测与传感等领域发展起到重要作用。目前,金刚石电子器件的发展受限于大尺寸、高质量的单晶衬底。硅、蓝宝石等衬底的商业化,为异质外延单晶金刚石提供了前提条件。
团队通过对成膜均匀性、温场及流场的有效调控,提高了异质外延单晶金刚石成品率。衬底表面具有台阶流(step-flow)生长模式,可降低衬底的缺陷密度,提高晶体质量。XRD(004)、(311)摇摆曲线半峰宽分别小于91arcsec和111arcsec,达到世界领先水平。
异质外延金刚石光学显微镜照片(a)放大100倍(b)放大500倍。(图片均由课题组提供)
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