IT之家 4 月 25 日消息，來自韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所的材料科學(xué)團(tuán)隊(duì)近日在《自然》雜志刊文，宣布成功在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和 1025 °C 下實(shí)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(dǎo)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(duì)便宜，不過需要近 60000 倍大氣壓的壓強(qiáng)和 1600°C 的高溫；另一種途徑是化學(xué)氣相沉積，但需要昂貴的制造設(shè)備。
該研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)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(bào)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(xì)怏w中“脫碳”進(jìn)而生成金剛石路線的研究。
一次巧合中，魯夫所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)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(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了反應(yīng)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(tuán)隊(duì)已成功制備由數(shù)千個(gè)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(dāng)。
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(jì)、更簡便的金剛石薄膜制備道路，有望為量子計(jì)算機(jī)和功率半導(dǎo)體發(fā)展提供強(qiáng)大助力。
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