大阪大学 等离子体辅助抛光前后镶嵌单晶金刚石衬底的形状
学分:大阪大学 几十年来，硅一直是电子产品的主力，因为它是一种常见的元素，易于加工，并具有有用的电子特性
硅的一个限制是高温会损坏它，这限制了硅基电子器件的工作速度
单晶金刚石是硅的可能替代品
研究人员最近制造了一个单晶金刚石晶片，但是抛光表面的普通方法——电子设备中使用的一个要求——很慢，并且对材料有损害
在最近发表在《科学报告》上的一项研究中，大阪大学的研究人员和合作伙伴将单晶金刚石晶片抛光到近乎原子级的光滑
这一过程将有助于金刚石替代电子器件的至少一部分硅元件
钻石是已知最坚硬的物质，本质上不与化学物质反应
用同样坚硬的工具抛光会损坏表面，传统的化学抛光速度很慢
在这项研究中，研究人员实质上首先修改石英玻璃表面，然后用修改过的石英玻璃工具抛光钻石
“等离子辅助抛光是单晶金刚石的理想技术，”第一作者刘念解释说
“等离子体激活了钻石表面的碳原子，但没有破坏晶体结构，这使得石英玻璃片可以轻轻磨平表面的不规则性
" 在抛光之前，单晶金刚石具有许多台阶状特征，总体上是波浪形的，平均均方根粗糙度为0
66微米
抛光后，形貌缺陷消失，表面粗糙度远小于0
4纳米
“抛光将表面粗糙度降低到接近原子级的光滑度，”资深作者山村和哉说
“表面上没有划痕，就像在生命机械平滑方法中看到的那样
" 此外，研究人员证实抛光表面的化学性质没有改变
例如，他们没有检测到石墨——因此，没有损坏的碳
唯一检测到的杂质是来自原始晶片制备的非常少量的氮
“使用拉曼光谱，晶片中钻石线的半峰全宽是相同的，峰值位置几乎相同，”刘说
“其他抛光技术显示出与纯钻石的明显差异
" 随着这项研究的发展，基于单晶金刚石的高性能功率器件和散热器现在是可以实现的
这些技术将显著降低未来电子设备的功耗和碳输入，并提高其性能
这篇文章“无损伤高效等离子体辅助抛光20毫米见方的大镶嵌单晶金刚石衬底”发表在《科学报告》上
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