IT之家 4 月 25 日消息，來自韓國基礎科學研究所的材料科學團隊近日在《自然》雜志刊文，宣布成功在標準大氣壓和 1025 °C 下實現(xiàn)鉆石合成。該制備方法有望為金剛石薄膜的生產(chǎn)開創(chuàng)一條成本更低的道路。
金剛石不僅是一種寶石，也是一種優(yōu)秀的半導體材料，擁有超寬禁帶間隙，相較現(xiàn)已商用的硅等材料更適合高溫、高輻射、高電壓環(huán)境。
目前，金剛石鉆石最常見的路線是高溫高壓方法，該方法相對便宜，不過需要近 60000 倍大氣壓的壓強和 1600°C 的高溫；另一種途徑是化學氣相沉積，但需要昂貴的制造設備。
該研究團隊負責人的羅德尼?魯夫（Rodney Ruoff）表示，幾年前其注意到合成金剛石不一定需要極端條件：
有日本研究人員于 2017 年報告，將液態(tài)金屬鎵暴露在甲烷氣體中可生成金剛石的同素異形體石墨，這啟發(fā)了魯夫?qū)壱航饛暮細怏w中“脫碳”進而生成金剛石路線的研究。
一次巧合中，魯夫所領導的團隊發(fā)現(xiàn)，當反應環(huán)境引入硅單質(zhì)后，出現(xiàn)了微小的金剛石晶體。
根據(jù)這一現(xiàn)象，實驗團隊改進了反應裝置，將含有液態(tài)鎵、鐵、鎳和硅的混合物暴露在甲烷氫氣混合氣氛中，并加熱到 1,025 °C，成功在不使用高壓和晶種的條件下生成了金剛石。
目前魯夫團隊已成功制備由數(shù)千個金剛石晶體組成的微型金剛石薄膜。這些晶體直徑不超過 100 納米，和病毒大小相當。
如果未來這一常壓合成技術(shù)能成功推廣至更大規(guī)模，那將開辟一條更經(jīng)濟、更簡便的金剛石薄膜制備道路，有望為量子計算機和功率半導體發(fā)展提供強大助力。
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