近期,西安交通大學的研究人員利用微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)技術大規(guī)模生產(chǎn)了2英寸異質外延單晶金剛石自支撐襯底。
研究團隊通過精密控制成膜均勻性、溫度場及流場,顯著提升了異質外延單晶金剛石的成功率。此方法采用了臺階流式生長模式,可降低襯底缺陷密度,使晶體質量得到提升。XRD(004)、(311)搖擺曲線半峰寬分別低于91 arc sec和111 arc sec,達到國際先進水平。

金剛石半導體因其超寬帶許、高壓、高載流子飽和漂移速度和優(yōu)良的熱導率而被青睞,尤其是其卓越的器件品質因子,使之成為制備耐高溫、高頻、大功率和抗輻射電子產(chǎn)品的理想襯底,有效解決了“自熱效應”和“雪崩擊穿”等關鍵問題。在5G/6G通信、微波/毫米波集成電路、探測與傳感等領域有著不可替代的應用前景。然而,大規(guī)模高質量單晶襯底的不足限制了其發(fā)展。商業(yè)化硅、藍寶石等襯底為此類研究提供了基礎。
據(jù)了解,西安交通大學生物工程學院寬禁帶半導體材料與器件研究中心,自2013年設立以來,在王宏興教授的領導下已經(jīng)形成了自主研發(fā)的金剛石半導體外延設備研發(fā)、單晶襯底生長、電子器件研制等核心技術,截至目前已有48項專利獲得批準。西安交大與國內大型通信企業(yè)如華為和中國電子科技集團等擁有廣泛的合作經(jīng)驗,推動了金剛石射頻功率電子器件、電力電子器件、MEMS等器件的實用性進展。
此外,為進一步加快該科研成果的產(chǎn)業(yè)化步伐,王宏興教授于2016年創(chuàng)辦西安德盟特半導體科技有限公司。該團隊于2021年由陜創(chuàng)投漢中基金投資1500萬元,并將研發(fā)生產(chǎn)基地選址落戶至漢中高新區(qū),目前已經(jīng)建成了中試生產(chǎn)線。
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