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近日，吉林大學(xué)鄒廣田院士團(tuán)隊(duì)在大尺寸單晶金剛石制備領(lǐng)域傳來捷報(bào)，成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“臺(tái)階流調(diào)控技術(shù)”，并制備出2英寸（50×50mm2）的單晶金剛石。相關(guān)成果已發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《FunctionalDiamond,2026,6,2620820》。這一重要進(jìn)展意味著我國在“下一代超寬禁帶半導(dǎo)體”戰(zhàn)略材料金剛石的制備技術(shù)上跨出了關(guān)鍵一步。

金剛石憑借其優(yōu)異的物理與電學(xué)性能，被稱作“終極半導(dǎo)體”材料，在功率電子、射頻器件、量子信息等前沿領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

2英寸單晶金剛石

2018年，年逾八旬的鄒廣田院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)前往珠海，成立高壓與超硬材料全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分室，專注于CVD金剛石的重大應(yīng)用研究。經(jīng)過持續(xù)的攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在單晶金剛石生長工藝、高品質(zhì)控制以及晶圓剝離等方面取得了多項(xiàng)原創(chuàng)性突破：一是發(fā)現(xiàn)“單晶生長區(qū)”，實(shí)現(xiàn)了無邊緣多晶伴生的穩(wěn)定生長；二是揭示了“一致臺(tái)階流”對(duì)籽晶拼接縫平滑過渡的關(guān)鍵作用，簡化了工藝并降低了成本；三是聯(lián)合研發(fā)激光隱形切割技術(shù)，成功剝離出厚度為350微米的自支撐單晶金剛石晶圓，其尺寸與結(jié)晶質(zhì)量均達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平。

近年來，該團(tuán)隊(duì)先后承擔(dān)了廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃、工信部重點(diǎn)項(xiàng)目、海南省重點(diǎn)專項(xiàng)等項(xiàng)目，累計(jì)科研經(jīng)費(fèi)達(dá)5000萬元，建成了國內(nèi)首臺(tái)30kW、2.45GHz MPCVD金剛石生長設(shè)備，成功生長出6英寸多晶金剛石膜，平均生長速率達(dá)到12μm/h，良品率超過70%；目前已具備批量制備1英寸單晶金剛石的能力，技術(shù)成熟度達(dá)到7級(jí)。在純度控制方面，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出雜質(zhì)俘獲與位錯(cuò)湮滅技術(shù)，使氮、硅雜質(zhì)濃度低于PL及XPS光譜探測(cè)極限，氮雜質(zhì)濃度小于5ppb，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，可與元素六公司的產(chǎn)品相媲美。

隨著大尺寸、高純度單晶金剛石制備技術(shù)的日益成熟，金剛石材料正從“未來材料”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾乱淮畔⒓夹g(shù)、高端裝備、生物醫(yī)療等領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的“核心材料”，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程與應(yīng)用拓展迎來了關(guān)鍵的機(jī)遇期。

作者：張?zhí)礅?/p>

責(zé)編：段懿函

編審：張慧勇

監(jiān)審：董杰

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原標(biāo)題：《吉林大學(xué)實(shí)現(xiàn)重大突破》

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