新方法让金刚石变身芯片时更“听话”

如何让金刚石“听话”，像硅一样实现芯片的基本功能？哈尔滨工业大学与香港城市大学、麻省理工学院等单位合作，在金刚石单晶领域取得重大科研突破，首次通过纳米力学新方法，通过超大均匀的弹性应变调控，从根本上改变金刚石的能带结构，为实现下一代金刚石基微电子芯片提供了一种全新的方法。近日，该研究成果以“微纳金刚石单晶的超大均匀拉伸弹性”为题在线发表于国际著名学术期刊《科学》。该研究为弹性应变工程及单晶金刚石器件的应用提供基础性和颠覆性解决方案，展现了“应变金刚石”在光子学、电子学和量子信息技术中的巨大应用潜力。

据哈工大韩杰才院士团队成员、论文作者之一、航天学院朱嘉琦教授介绍，2018年陆洋团队首次报道纳米级金刚石针可具有超大的弹性变形，局部弯曲弹性应变达到9％以上，提供了调节金刚石能带的另一种可能。但上述应变尝试往往局限于小样本体积内，而弯曲导致应变分布不均匀。本次研究在室温下对长度约1微米，宽度约100—300纳米的高质量单晶金刚石桥结构进行精细微加工，并在单轴拉伸载荷下实现了样品整体范围内均匀超大弹性应变。为展示应变金刚石器件概念，团队还加工并实现了微桥金刚石阵列的弹性应变。并进一步通过计算可实现单晶金刚石多达2eV的带隙降低，极其有利于微电子应用。

本篇论文共同通讯作者分别为陆洋、李巨、朱嘉琦和Alice Hu。共同第一作者分别为党超群、Jyh-Pin Chou、代兵和Chang-Ti Chou。