下一代半導(dǎo)體材料？日本研發(fā)金剛石半導(dǎo)體的激光切片技術(shù)
據(jù)eeNews報道，日本研究人員正在使用激光脈沖將金剛石切成薄片，為其作為下一代半導(dǎo)體材料的采用鋪平道路。
金剛石對于半導(dǎo)體行業(yè)來說是一種很有前景的材料，但將其切成薄片具有挑戰(zhàn)性。在最近的一項研究中，千葉大學(xué)的一個研究小組開發(fā)了一種新型激光技術(shù)，可以沿最佳晶體平面切割鉆石。這些發(fā)現(xiàn)將有助于使該材料在電動汽車的高效電力轉(zhuǎn)換和高速通信技術(shù)方面具有成本效益。
盡管它們具有對半導(dǎo)體行業(yè)有吸引力的特性，但由于缺乏有效地將它們切成薄晶圓的技術(shù)，其應(yīng)用受到限制。因此，晶圓必須一張一張地合成，這使得制造成本對于大多數(shù)行業(yè)來說都過高?，F(xiàn)在，由千葉大學(xué)工程研究生院 Hirofumi Hidai 教授領(lǐng)導(dǎo)的日本研究小組找到了解決這個問題的方法?；诩す獾那衅夹g(shù)用于沿著最佳晶面干凈地切片鉆石，生產(chǎn)光滑的晶圓。
他們的研究由千葉大學(xué)科學(xué)與工程研究生院的碩士生Kosuke Sakamoto和前博士生Daijiro Tokunaga共同撰寫，后者現(xiàn)任東京工業(yè)大學(xué)助理教授。
為了防止不良裂紋在晶格上傳播，研究人員開發(fā)了一種加工技術(shù)，將短激光脈沖聚焦到材料內(nèi)狹窄的錐形體積上。
“集中激光照射將鉆石轉(zhuǎn)化為非晶碳，其密度低于鉆石。”Hidai教授說道。
通過將這些激光脈沖以方形網(wǎng)格圖案照射到透明樣品上，研究人員在材料內(nèi)部創(chuàng)建了一個由容易出現(xiàn)裂紋的小區(qū)域組成的網(wǎng)格。如果網(wǎng)格中修改區(qū)域之間的空間和每個區(qū)域使用的激光脈沖數(shù)量是最佳的，則所有修改區(qū)域通過優(yōu)先沿{100}平面?zhèn)鞑サ男×鸭y相互連接。因此，只需將鋒利的鎢針推到樣品側(cè)面，即可輕松將具有{100}表面的光滑晶圓與塊體的其余部分分離。
“金剛石切片能夠以低成本生產(chǎn)高質(zhì)量的晶圓，對于制造金剛石半導(dǎo)體器件是必不可少的。因此，這項研究使我們更接近實現(xiàn)金剛石半導(dǎo)體在社會中的各種應(yīng)用，例如提高電動汽車和火車的功率轉(zhuǎn)換率。”他說。
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