下一代半导体材料?日本研发金刚石半导体的激光切片技术

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据eeNews报道,日本研究人员正在使用激光脉冲将金刚石切成薄片,为其作为下一代半导体材料的采用铺平道路。

金刚石对于半导体行业来说是一种很有前景的材料,但将其切成薄片具有挑战性。在最近的一项研究中,千叶大学的一个研究小组开发了一种新型激光技术,可以沿最佳晶体平面切割钻石。这些发现将有助于使该材料在电动汽车的高效电力转换和高速通信技术方面具有成本效益。

尽管它们具有对半导体行业有吸引力的特性,但由于缺乏有效地将它们切成薄晶圆的技术,其应用受到限制。因此,晶圆必须一张一张地合成,这使得制造成本对于大多数行业来说都过高。现在,由千叶大学工程研究生院 Hirofumi Hidai 教授领导的日本研究小组找到了解决这个问题的方法。基于激光的切片技术用于沿着最佳晶面干净地切片钻石,生产光滑的晶圆。

他们的研究由千叶大学科学与工程研究生院的硕士生Kosuke Sakamoto和前博士生Daijiro Tokunaga共同撰写,后者现任东京工业大学助理教授。

为了防止不良裂纹在晶格上传播,研究人员开发了一种加工技术,将短激光脉冲聚焦到材料内狭窄的锥形体积上。

“集中激光照射将钻石转化为非晶碳,其密度低于钻石。”Hidai教授说道。

通过将这些激光脉冲以方形网格图案照射到透明样品上,研究人员在材料内部创建了一个由容易出现裂纹的小区域组成的网格。如果网格中修改区域之间的空间和每个区域使用的激光脉冲数量是最佳的,则所有修改区域通过优先沿{100}平面传播的小裂纹相互连接。因此,只需将锋利的钨针推到样品侧面,即可轻松将具有{100}表面的光滑晶圆与块体的其余部分分离。

“金刚石切片能够以低成本生产高质量的晶圆,对于制造金刚石半导体器件是必不可少的。因此,这项研究使我们更接近实现金刚石半导体在社会中的各种应用,例如提高电动汽车和火车的功率转换率。”他说。(校对/武守哲)

责编: 武守哲
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