随着金刚石半导体逐渐被视为继碳化硅、氮化镓之后的新一代超宽禁带半导体材料，产业对于高品质金刚石衬底的要求也越来越高。近日，日本金刚石材料企业EDP宣布推出氮含量低于0.5ppm的低氮单晶金刚石基板及晶圆，进一步满足功率器件、量子器件以及光学元件等领域对高纯度材料的需求。

推出0.5ppm以下低氮金刚石基板

EDP是一家由日本产业技术综合研究所（AIST）孵化的企业，长期专注于大尺寸、高纯度单晶金刚石的生长技术。近年来，公司已陆续推出用于半导体研发的金刚石基板、外延基板、实验室培育钻石（LGD）种晶以及光学元件等产品。

金刚石具有超宽禁带、高击穿电场、高载流子迁移率和极高热导率等优异性能，被认为是未来超高功率、高频电子器件的重要候选材料。为了满足产业化需求，EDP持续推进大尺寸单晶金刚石制备技术：2025年实现1英寸金刚石晶圆产品化，今年5月又宣布完成面向2英寸晶圆的马赛克单晶技术开发。

不过，此前公司大部分产品的氮含量约为8ppm，而随着半导体器件研发不断深入，越来越多客户开始提出对低氮、高纯度金刚石基板的需求。

首次覆盖器件开发主流的（100）晶面

此前，EDP已经能够提供氮含量低于0.5ppm的（111）晶面基板，但应用最广泛的（100）晶面一直未推出低氮版本。

原因在于制造工艺。金刚石在化学气相沉积（CVD）生长过程中，适量加入氮气能够提高晶体生长稳定性，减少多晶等缺陷，同时提升生长速度，因此过去产品通常保留一定氮含量，以兼顾生产效率和晶体品质。

然而，随着金刚石半导体应用逐渐从基础研究走向实际器件开发，不同应用对于杂质控制提出了更加精细的要求。此次推出低氮（100）晶面产品，正是为了满足更加多样化的研发需求。可提供以下规格：

l 基板尺寸：1×1 mm至30×30 mm；

l 晶圆规格：1英寸；

l 厚度范围：0.03～4 mm；

l 晶面选择：（100）、（110）、（111）三种晶向（部分晶面尺寸有限制）；

l 氮含量：≤0.5 ppm。

低氮金刚石单晶

保持优异导热性能，更适合高纯度应用

EDP表示，新产品依然能够保持与传统基板相当的耐压性能及加工特性。由于氮杂质减少，其作为“准n型”材料的导电特性有所下降，但对于许多追求高纯度的应用来说，低氮化还带来了新的应用价值，如：

l 量子器件领域：金刚石中的NV色心（由氮原子和晶格空位形成）是量子传感、量子计算的重要研究对象。但不同应用对于NV色心浓度要求并不相同，一些研究需要更低背景杂质，因此低氮基板能够提供更加灵活的材料选择。

l 光学领域：低氮基板在500nm以下波长范围内具有更高透过率，尤其提升了蓝光和紫外光的透过性能，可应用于紫外激光、蓝光光学器件等产品。

与此同时，产品依旧保持约2000 W/(m·K)的超高热导率，这也是金刚石相比其他半导体材料的重要优势，有利于高功率器件散热。

小结

近年来，全球对金刚石半导体的关注持续升温。不过，要真正实现产业化，除了扩大晶圆尺寸之外，还需要持续突破晶体质量控制、杂质控制、缺陷密度、外延生长以及精密加工等多项关键技术。

此次EDP推出覆盖（100）、（110）、（111）多个晶面的低氮单晶金刚石基板，不仅丰富了研发人员的材料选择，也进一步完善了金刚石半导体研发所需的基础材料体系。

粉体圈Coco编译