科學家正在嘗試用鉆石制造半導體
“一顆恒久遠，鉆石永流傳”。香港的研究人員已經能夠將鉆石轉化為活躍的光子發(fā)射器，用于光子學和量子學的應用。由香港城市大學(城市大學)領導的聯(lián)合研究小組首次通過納米力學方法，展示了微晶金剛石陣列的大而均勻的拉伸彈性應變。這種金剛石晶格的拉伸改變了帶隙，允許光子發(fā)射，打開了在光子學和量子信息技術中應變金剛石的潛力。
然而，納米級金剛石可以在具有大局部應變的情況下發(fā)生彈性彎曲，最新的研究表明這種現(xiàn)象可以用于開發(fā)功能性金剛石器件�！拔蚁嘈陪@石的新時代就在我們面前，”研究人員說。
金剛石因其超高的導熱性、優(yōu)異的載流子遷移率、高擊穿強度和用于大功率或高頻器件的超寬帶隙而成為一種高性能的電子和光子材料。“這就是為什么鉆石可以被認為是電子材料的‘珠穆朗瑪峰’，擁有所有這些優(yōu)良的性能，”盧博士說。
金剛石的大禁帶和緊湊的晶體結構使其很難摻雜形成半導體。一個潛在的替代方案是應變工程，使用一個非常大的晶格應變來修改電子帶結構和相關的功能性質，但這是具有挑戰(zhàn)性的，因為金剛石晶格的強度。
然后，鉆石橋在電子顯微鏡下以控制良好的方式單軸拉伸。在連續(xù)可控加卸載的定量拉伸試驗循環(huán)下，金剛石橋在整個試件測量截面上表現(xiàn)出高度均勻的大彈性變形，約為7.5%的應變，而不是彎曲局部區(qū)域的變形。卸載后，它們恢復了原來的形狀。
這些發(fā)現(xiàn)是實現(xiàn)微加工金剛石深度彈性應變工程的早期步驟。利用納米力學方法，該團隊證明了金剛石的能帶結構可以改變，更重要的是，這些改變可以是連續(xù)和可逆的，允許不同的應用，從微/納米機電系統(tǒng)(MEMS/NEMS)、應變工程晶體管，到新穎的光電和量子技術。
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