據(jù)業(yè)內(nèi)消息，上周日本千葉大學官宣突破了金剛石半導體新型激光切片技術，使用激光脈沖將金剛石切割成薄片，并表示為下一代半導體材料鋪平了道路。

硅基材料是目前半導體領域無可爭議的領先者，但這依然沒有停止使世界各地的科學家努力尋找下一代電子產(chǎn)品和高功率系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)替代品，目前的研究發(fā)現(xiàn)金剛石(鉆石的原石)是電動汽車和發(fā)電廠中快速電信和電力轉(zhuǎn)換等應用中最有前途的材料之一。

盡管金剛石具有對半導體行業(yè)有吸引力的特性，但由于缺乏有效地將金剛石切成薄片的技術且切割成薄晶圓具有挑戰(zhàn)性，導致無法工業(yè)應用。因此目前金剛石晶片必須一張一張地合成，使得制造成本對于大多數(shù)行業(yè)來說都過高。

而本次千葉大學的研究表示，新型的激光技術可以輕松地沿著最佳晶體平面切割鉆石。該研究小組的發(fā)現(xiàn)將有助于使鉆石成為具有成本效益的半導體，用于電動汽車的高效功率轉(zhuǎn)換和高速通信技術。

本次突破是由千葉大學工程研究生院 Hirofumi Hidai 教授領導的日本研究小組研究出來的方法，在一篇發(fā)表在《鉆石與相關材料》雜志上的最新研究中報告了一種新穎的基于激光的切片技術，可用于沿最佳晶體平面干凈地切片鉆石，從而生產(chǎn)光滑的晶圓。

對大多數(shù)晶體(包括鉆石)切片的時候非常困難，且會在解理面產(chǎn)生裂紋從而增加切口損失。為防止這些不良裂紋的傳播，研究人員開發(fā)了一種金剛石加工技術，將短激光脈沖聚焦到材料內(nèi)狹窄的錐形體積上。

通過將這些激光脈沖以方形網(wǎng)格圖案照射到透明鉆石樣品上，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，只需將鋒利的鎢針推到樣品側(cè)面，即可輕松將光滑晶圓與塊體的其余部分分離。

總的來說，所提出的技術是使金剛石成為適合未來技術的半導體材料的關鍵一步。Hirofumi Hidai 教授對此表示：“金剛石切片能夠以低成本生產(chǎn)高質(zhì)量的晶圓，是制造金剛石半導體器件所不可或缺的，因此這項研究使我們更接近實現(xiàn)金剛石半導體在社會中的各種應用，例如提高電動汽車和火車的功率轉(zhuǎn)換率?！?

據(jù)悉，Hirofumi Hidai 教授于 2004 年在東京工業(yè)大學獲得博士學位，2010 年加入千葉大學，目前擔任機械工程系正教授。他的研究興趣主要在于先進制造技術，包括精密加工和激光加工。他已就這些主題發(fā)表了 100 多篇論文，并擁有三項專利。他還是日本激光學會、日本應用物理學會和日本精密工程學會等的會員。