平台与科研
金刚石项目组
2021-09-03
项目介绍
金刚石是自然界存在的特殊材料之一，集诸多优点于一身，如:高硬度、大弹性模量、高的热导率、优良的场致发射特性、大禁带宽度等，是一种发展前景颇好的半导体材料，也是优秀的光学窗口材料，在从紫外到远红外甚至微波的非常宽的电磁波范围内都具有优良的透过性能。
微波等离子体化学气相沉积系统（MPCVD)
传统的金刚石（天然和人造)多数以块体形态呈现，这也就限制了其应用。金刚石薄膜物理化学性优异，且成本较天然金刚石低，能够制备各种几何形状，理论上对尺寸是没有限制的，在电子、光学、机械等工业领域有广泛的应用前景。金刚石薄膜几乎都是采用CVD方法生成。CVD技术能够提供天然矿产无法达到的大面积、大体积、高质量金刚石。
CVD法沉积金刚石膜在晶片、工件表面以及厚膜在导热方面的应用
主要研究内容
微波等离子体CVD金刚石膜沉积技术
高质量单晶金刚石的高速率生长
大尺寸金刚石自支撑衬底的制备
GaN on diamond散热技术的应用研究
金刚石二极管、金刚石场效应管的研发
主要应用
- 热学领域：高质量密封件、热沉材料、导弹罩、电子、光电子领域元器件的封装散热。
- 光学领域：耐磨损的各种光学镜头、窗口材料等，抗激光损伤和光电对抗的防护涂层。
- 电学领域：超高速计算机芯片、高压高速开关、固体功率放大器、薄膜发光管、薄膜场效应管、薄膜热敏电阻等，金刚石薄膜能发出冷阴极电子，制作成平面显示器极其省电。
- 声学领域：金刚石薄膜声表面波器件可用于高端音响设备，主要是提供一个特殊的震动膜，可达到70千赫的频率，从而缔造清澈、高保真音质。
- 工具领域：直接在刀具表面沉积金刚石膜或用切割好的金刚石厚膜制作镶嵌刀具都可以大大延长刀具使用寿命，提高加工质量和加工效率。
- 其它领域：满足各种苛刻条件下的辐射探测、光电探测。
MPCVD金刚石材料制备与器件应用
GaN外延层生长金刚石多晶膜
异质键合直接粘接GaN外延层和金刚石多晶膜
GaN-on-diamond
现阶段研究成果
实现在2英寸直径0.5mm厚Si衬底上外延金刚石多晶膜工艺，速率>2.5 um/h，拉曼FWHM<3cm-1，并制备了一个直径2英寸厚度0.8 mm的金刚石多晶自支撑膜。
2英寸硅基金刚石多晶膜及其在500倍显微镜下的形貌
硅基金刚石多晶膜XRD与拉曼光谱第三方测试报告
2英寸金刚石多晶自支撑膜
GaN上沉积生长的金刚石厚膜光学显微镜及薄膜SEM照片
项目组负责人：陶仁春
东京大学博士，主要从事Ⅲ-V族氮化物的材料生长、光学物性表征和器件制备，近年来对超宽禁带半导体的材料制备和微腔光学研究有浓厚兴趣。
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