金刚石单晶重大突破：从根本上改变金刚石的能带结构

来自哈尔滨工业大学的韩杰才院士团队，与香港城市大学、麻省理工学院等单位合作，在金刚石单晶领域取得重大科研突破。该项研究成果现已通过 “微纳金刚石单晶的超大均匀拉伸弹性”为题在线发表于国际著名学术期刊《科学》。

 

据多个媒体报道，这项研究首次通过纳米力学新方法，通过超大均匀的弹性应变调控，从根本上改变金刚石的能带结构，为实现下一代金刚石基微电子芯片提供了一种全新的方法，为弹性应变工程及单晶金刚石器件的应用提供基础性和颠覆性解决方案。

IT之家了解到，以硅 （Si）、锗 （Ge）为主的第一代半导体材料使用至今已有 70 余年之久，但硅自身存在物理性质缺陷，导致其在高频功率器件上的应用不佳。

之后，人类开始探索以砷化镓 （GaAs）、磷化铟 （InP）为代表的第二代半导体材料，但由于毒性和价格等因素其应用性依然存在较大的局限性。

21 世纪初，以金刚石、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为主的具有超宽带隙特性的第三代半导体材料开始进入人们视野，其中金刚石由于自身特性成为了其中备受关注的佼佼者，甚至业界将其称为 “终极半导体材料”。

但金刚石制作芯片依然存在极大的局限性。

实际上，人类试图将金刚石用于芯片与石墨烯历史相近。理论上讲，金刚石无论是力学、学还是导电性都具有极高的价值，金刚石制作的芯片也比硅芯片更强、更耐抗，即使在高温情况下也可以保持其半导体能力。但在迄今为止的几乎所有实验中，金刚石结晶始终保持其独立性，无法对电流产生有效影响，因此目前也几乎无法在电子工业方面得到应用。

责任编辑：PSY