作為碳基半導(dǎo)體的典型代表，金剛石被稱為電子材料的“珠穆朗瑪峰”和終極半導(dǎo)體。為了最大限度地提高其性能并實現(xiàn)其工業(yè)應(yīng)用，晶圓級高質(zhì)量金剛石的制備至關(guān)重要。到目前為止，異質(zhì)外延技術(shù)被認為是一種很有前途的金剛石晶圓生長方法，并在過去20年里有了相當突出的進步。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)紅外薄膜與晶體團隊朱嘉琦教授與合作者一道，瞄準金剛石晶圓制備這一關(guān)鍵技術(shù)問題，對Ir襯底上金剛石半導(dǎo)體異質(zhì)外延生長技術(shù)與機理的研究進展進行了總結(jié)。首先從多個角度介紹了金剛石異質(zhì)外延的基本原理，包括形核熱力學(xué)和動力學(xué)、原子尺度的形核過程以及外延膜和襯底之間的相互作用。其次，回顧了偏壓增強形核（BEN）方法，包括BEN設(shè)置、BEN工藝窗口、形核現(xiàn)象（主要發(fā)生在Ir襯底上）、離子轟擊誘導(dǎo)形核機制和大面積高密度外延形核實現(xiàn)。第三，闡釋了形核后的織構(gòu)生長過程，包括晶界湮滅技術(shù)與機制、位錯和應(yīng)力降低技術(shù)。第四，總結(jié)了近年來異質(zhì)外延金剛石在電子器件上的應(yīng)用與性能指標，展示了其在未來電力和電子器件應(yīng)用上的巨大潛力。最后，從幾個方面展望了該領(lǐng)域的未來發(fā)展方向。

相關(guān)的成果以“Heteroepitaxy of diamond semiconductor on iridium: a review”為題，發(fā)表在Functional Diamond 雜志上。

文獻信息：

Weihua Wang, Benjian Liu, Leining Zhang, Jiecai Han, Kang Liu, Bing Dai & Jiaqi Zhu (2022) Heteroepitaxy of diamond semiconductor on iridium: a review, Functional Diamond, 2:1, 214-234, 

DOI: 10.1080/26941112.2022.2162348

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通信作者

朱嘉琦，長江學(xué)者特聘教授、國家杰青、萬人計劃領(lǐng)軍人才、哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院長聘教授、博士生導(dǎo)師。裝備發(fā)展部裝備維修工程、系統(tǒng)可靠性領(lǐng)域?qū)＜?，科工局科技?chuàng)新領(lǐng)域?qū)＜?，國防科技?chuàng)新團隊帶頭人。主要從事光電晶體、薄膜及器件研究，獲得中國青年科技獎、省青年五四獎?wù)碌葮s譽，擔(dān)任裝備發(fā)展部領(lǐng)域?qū)＜?，發(fā)表 SCI 論文百余篇，近五年出版專著3部《低維度金剛石及其光電器件》，《碳光子學(xué)》，《紅外增透保護膜材料》，發(fā)表論文180多篇，獲國家授權(quán)發(fā)明專利 45 項，國家技術(shù)發(fā)明二等獎 1 項，省技術(shù)發(fā)明一等獎2項，中國專利金獎1項，黑龍江省專利金獎1項。先后主持國家自然科學(xué)面上/重點基金、國家973課題、國家重點研發(fā)計劃、重大國際合作、國防基礎(chǔ)科研、裝備預(yù)研計劃、軍品配套等科研項目。擔(dān)任中國材料研究學(xué)會極端材料與器件分會副主任、中國硅酸鹽學(xué)會薄膜與涂層分會副理事長、中國儀表材料學(xué)會副理事長、中國機械工程學(xué)會表面工程分會副主任，中國表面工程、功能材料、低溫與真空、人工晶體學(xué)報、材料科學(xué)與工藝、中國科技論文、Functional Diamond 等雜志編委。

來源：Functional Diamond