<110>单晶金刚石

膨胀生长晶向可控

首次报道<110>取向单晶金刚石的膨胀生长，为金刚石半导体材料与器件提供新制备途径。

任泽阳 · Chaoyue, Wang · 张金风 · Zihui, Zhu · 苏凯 · Weidong, Man · Fu, Yu · Junfei, Chen · Junpeng, Li · 朱卫东 · 74227950 · 张进成

Applied Surface Science 2025

参数信息

生长速率

16.6 μm/h

最大横向尺寸

7.03 mm × 8.12 mm

最大厚度

3.1 mm

切割晶片厚度

1 mm

技术优势

生长速率快到16.6 μm/h

在甲烷4%、氧气0.5%条件下，(110)金刚石表面可实现16.6 μm/h的高速生长，大幅缩短厚晶片的制备周期。

晶片面积大幅膨胀

100 h生长后，5 mm×5 mm衬底最高膨胀至7.03 mm×8.12 mm，随后收缩但可保留大面积区域，为切取大晶片提供可能。

晶体质量优于衬底

切下的1 mm厚(110)金刚石片，(110)、(100)和(111)面的X射线摇摆曲线宽度均远小于衬底，证明生长层缺陷密度降低。

应用场景

• 金刚石半导体衬底：提供(110)取向的大尺寸单晶衬底，有望替代(100)衬底用于更高性能器件外延。
• 金刚石功率器件：利用(110)面的优势电学性质，可制造高击穿电压和热导率的功率器件。
• 金刚石电子器件：以高质量(110)金刚石为基础，可制备如场效应晶体管等电子器件。
• 金刚石精密加工：大尺寸高硬度的(110)金刚石晶片可加工成刀具或耐磨部件。
• 金刚石光学窗口：(110)金刚石片具有高透光性和机械强度，可用于苛刻环境下的光学窗口。