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金剛石芯片關(guān)鍵技術(shù)獲得突破:從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu)

2021/1/11 0:51:13 來(lái)源:IT之家 作者:問(wèn)舟 責(zé)編:問(wèn)舟

IT之家1月11日消息 來(lái)自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的韓杰才院士團(tuán)隊(duì),與香港城市大學(xué)、麻省理工學(xué)院等單位合作,在金剛石單晶領(lǐng)域取得重大科研突破。該項(xiàng)研究成果現(xiàn)已通過(guò) “微納金剛石單晶的超大均勻拉伸彈性”為題在線發(fā)表于國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

據(jù)多個(gè)媒體報(bào)道,這項(xiàng)研究首次通過(guò)納米力學(xué)新方法,通過(guò)超大均勻的彈性應(yīng)變調(diào)控,從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu),為實(shí)現(xiàn)下一代金剛石基微電子芯片提供了一種全新的方法,為彈性應(yīng)變工程及單晶金剛石器件的應(yīng)用提供基礎(chǔ)性和顛覆性解決方案。

IT之家了解到,以硅 (Si)、鍺 (Ge)為主的第一代半導(dǎo)體材料使用至今已有 70 余年之久,但硅自身存在物理性質(zhì)缺陷,導(dǎo)致其在高頻功率器件上的應(yīng)用不佳。

之后,人類開始探索以砷化鎵 (GaAs)、磷化銦 (InP)為代表的第二代半導(dǎo)體材料,但由于毒性和價(jià)格等因素其應(yīng)用性依然存在較大的局限性。

21 世紀(jì)初,以金剛石、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等為主的具有超寬帶隙特性的第三代半導(dǎo)體材料開始進(jìn)入人們視野,其中金剛石由于自身特性成為了其中備受關(guān)注的佼佼者,甚至業(yè)界將其稱為 “終極半導(dǎo)體材料”。

但金剛石制作芯片依然存在極大的局限性。

實(shí)際上,人類試圖將金剛石用于芯片與石墨烯歷史相近。理論上講,金剛石無(wú)論是力學(xué)、熱學(xué)還是導(dǎo)電性都具有極高的價(jià)值,金剛石制作的芯片也比硅芯片更強(qiáng)、更耐抗,即使在高溫情況下也可以保持其半導(dǎo)體能力。但在迄今為止的幾乎所有實(shí)驗(yàn)中,金剛石結(jié)晶始終保持其獨(dú)立性,無(wú)法對(duì)電流產(chǎn)生有效影響,因此目前也幾乎無(wú)法在電子工業(yè)方面得到應(yīng)用。

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