作為碳基半導(dǎo)體的典型代表，金剛石被稱(chēng)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(shí)現(xiàn)其工業(yè)應(yīng)用，晶圓級(jí)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(rèn)為是一種很有前途的金剛石晶圓生長(zhǎng)方法，并在過(guò)去20年里有了相當(dāng)突出的進(jìn)步。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)紅外薄膜與晶體團(tuán)隊(duì)朱嘉琦教授與合作者一道，瞄準(zhǔn)金剛石晶圓制備這一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，對(duì)Ir襯底上金剛石半導(dǎo)體異質(zhì)外延生長(zhǎng)技術(shù)與機(jī)理的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。首先從多個(gè)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(dòng)力學(xué)、原子尺度的形核過(guò)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(qiáng)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(jī)制和大面積高密度外延形核實(shí)現(xiàn)。第三，闡釋了形核后的織構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程，包括晶界湮滅技術(shù)與機(jī)制、位錯(cuò)和應(yīng)力降低技術(shù)。第四，總結(jié)了近年來(lái)異質(zhì)外延金剛石在電子器件上的應(yīng)用與性能指標(biāo)，展示了其在未來(lái)電力和電子器件應(yīng)用上的巨大潛力。最后，從幾個(gè)方面展望了該領(lǐng)域的未來(lái)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(xiàn)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(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰青、萬(wàn)人計(jì)劃領(lǐng)軍人才、哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院長(zhǎng)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)＜?，?guó)防科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人。主要從事光電晶體、薄膜及器件研究，獲得中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、省青年五四獎(jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)，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(zhuān)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(hù)膜材料》，發(fā)表論文180多篇，獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利 45 項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，中國(guó)專(zhuān)利金獎(jiǎng)1項(xiàng)，黑龍江省專(zhuān)利金獎(jiǎng)1項(xiàng)。先后主持國(guó)家自然科學(xué)面上/重點(diǎn)基金、國(guó)家973課題、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、重大國(guó)際合作、國(guó)防基礎(chǔ)科研、裝備預(yù)研計(jì)劃、軍品配套等科研項(xiàng)目。擔(dān)任中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)極端材料與器件分會(huì)副主任、中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)薄膜與涂層分會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)儀表材料學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì)副主任，中國(guó)表面工程、功能材料、低溫與真空、人工晶體學(xué)報(bào)、材料科學(xué)與工藝、中國(guó)科技論文、Functional Diamond 等雜志編委。
來(lái)源：Functional Diamond
