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金刚石材料将迎新纪元:弹性应变可调半导体电子特性验证!
2021年01月04日 发布 分类:技术前沿 点击量:293
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微电子、光子学和量子信息等前沿技术正在努力开发金刚石作为下一代功能器件候选材料。半导体材料通常通过掺杂和弹性应变两种方式调整其特性,金刚石致密的晶体结构导致难以掺杂,极高硬度又使晶格应变被认为“不可能”。

一项由香港城市大学、麻省理工、哈工大研究人员共同进行的研究首次通过纳米力学的方式对金刚石阵列进行大而均匀的拉伸弹性应变,验证了其应用潜力,并发表在Science期刊。DOI: 10.1126/science.abc4174

金刚石

金刚石

微加工金刚石桥样品的拉伸应变图解(图片来源:香港城市大学)

金刚石薄片样品实际上是可以有弹性变形的。对金刚石施加较大应变会改变其电子性质,这对扩大材料应用意义重大。科研团队制备了长约1微米、宽约300纳米的单晶金刚石桥结构,并在室温下沿如上图3个不同方向的单轴拉伸载荷下获得了样品范围内均匀的弹性应变;还演示了金刚石微桥阵列的深弹性应变。超大的、高度可控的弹性应变可以从根本上改变金刚石的体带结构,包括计算出的高达约2电子伏的带隙减小。“我们的发现证明了通过微加工金刚石结构的‘深层弹性应变工程’开发电子设备的可能性”, Lu Yang博士说。

该研究由香港研究资助委员会和中国国家自然科学基金资助。

报道全文:https://www.cityu.edu.hk/research/stories/2021/01/01/stretching-diamond-next-generation-microelectronics

编译:YUXI


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