如何讓金剛石“聽話”，像硅一樣實現芯片的基本功能?哈爾濱工業大學與香港城市大學、麻省理工學院等單位合作，在金剛石單晶領域取得重大科研突破，首次通過納米力學新方法，通過超大均勻的彈性應變調控，從根本上改變金剛石的能帶結構，為實現下一代金剛石基微電子芯片提供了一種全新的方法。近日，該研究成果以“微納金剛石單晶的超大均勻拉伸彈性”為題在線發表于國際著名學術期刊《科學》。該研究為彈性應變工程及單晶金剛石器件的應用提供基礎性和顛覆性解決方案，展現了“應變金剛石”在光子學、電子學和量子信息技術中的巨大應用潛力。
據哈工大韓杰才院士團隊成員、論文作者之一、航天學院朱嘉琦教授介紹，2018年陸洋團隊首次報道納米級金剛石針可具有超大的彈性變形，局部彎曲彈性應變達到9%以上，提供了調節金剛石能帶的另一種可能。但上述應變嘗試往往局限于小樣本體積內，而彎曲導致應變分布不均勻。本次研究在室溫下對長度約1微米，寬度約100—300納米的高質量單晶金剛石橋結構進行精細微加工，并在單軸拉伸載荷下實現了樣品整體范圍內均勻超大彈性應變。為展示應變金剛石器件概念，團隊還加工并實現了微橋金剛石陣列的彈性應變。并進一步通過計算可實現單晶金剛石多達2eV的帶隙降低，極其有利于微電子應用。
本篇論文共同通訊作者分別為陸洋、李巨、朱嘉琦和Alice Hu。共同第一作者分別為黨超群、Jyh-Pin Chou、代兵和Chang-Ti Chou。(記者 李麗云)
關鍵詞： 金剛石
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