西安交大成功批量制備2英寸自支撐單晶金剛石外延襯底?

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）技術大規模生產了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，大規模高質量單晶襯底的不足限制了其發展。商業化硅、藍寶石等襯底為此類研究提供了基礎。

據了解，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形成了自主研發的金剛石半導體外延設備研發、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如華為和中國電子科技集團等擁有廣泛的合作經驗，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業化步伐，王宏興教授于2016年創辦西安德盟特半導體科技有限公司。該團隊于2021年由陜創投漢中基金投資1500萬元，并將研發生產基地選址落戶至漢中高新區，目前已經建成了中試生產線。