南方科技大學(xué)深港微電子學(xué)院李攜曦助理教授與北京大學(xué)東莞光電研究院的王琦研究員、香港大學(xué)的林原教授以及褚智勤副教授等研究人員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在金剛石薄膜材料制備和應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展。成功研發(fā)能夠批量生產(chǎn)大尺寸、超光滑且具備超柔性金剛石薄膜的制備方法，這一成果在材料科學(xué)領(lǐng)域具有里程碑意義，并為金剛石薄膜的商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。相關(guān)研究成果以“Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane” 為題，在《Nature》上發(fā)表。香港大學(xué)電氣電子工程系景紀(jì)祥博士為第一作者，2019-2020年在李攜曦課題組擔(dān)任研究助理，自2020年起為該課題組訪問學(xué)生/學(xué)者。王琦、李攜曦、林原及褚智勤為共同通訊作者。
金剛石因其卓越的物理與化學(xué)特性，在電子與光子應(yīng)用領(lǐng)域被視為優(yōu)選材料。然而，盡管過去幾十年間人們做出了巨大的努力，超薄金剛石膜的廣泛應(yīng)用仍未實(shí)現(xiàn)，其大規(guī)模生產(chǎn)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本研究成功開發(fā)了切邊后使用膠帶進(jìn)行剝離的方法，能夠高效制備出大面積（2英寸晶圓）、超薄（亞微米級厚度）、超平整（表面粗糙度低于納米）且具備超柔性（可360°彎曲）的金剛石薄膜。所制備的高品質(zhì)薄膜不僅表面平坦，便于進(jìn)行微納尺度的加工操作，其超柔性特性更使其能夠直接應(yīng)用于彈性應(yīng)變工程及變形傳感應(yīng)用，這是傳統(tǒng)更厚的金剛石薄膜所無法實(shí)現(xiàn)的。通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)，剝離薄膜的品質(zhì)與剝離角度及膜厚度密切相關(guān)，且在優(yōu)化的操作參數(shù)范圍內(nèi)，能夠穩(wěn)定地制備出大面積且完好的金剛石薄膜。這一制備金剛石薄膜的技術(shù)創(chuàng)新，為大規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)金剛石薄膜提供了切實(shí)可行的路徑，有望加速金剛石材料在電子學(xué)、光子學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的商業(yè)化進(jìn)程。
論文原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08218-x
