西安交大成功批量制備2英寸自支撐單晶金剛石外延襯底?

近期，西安交通大學(xué)的研究人員利用微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)了2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石自支撐襯底。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精密控制成膜均勻性、溫度場(chǎng)及流場(chǎng)，顯著提升了異質(zhì)外延單晶金剛石的成功率。此方法采用了臺(tái)階流式生長(zhǎng)模式，可降低襯底缺陷密度，使晶體質(zhì)量得到提升。XRD（004）、（311）搖擺曲線半峰寬分別低于91 arc sec和111 arc sec，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

金剛石半導(dǎo)體因其超寬帶許、高壓、高載流子飽和漂移速度和優(yōu)良的熱導(dǎo)率而被青睞，尤其是其卓越的器件品質(zhì)因子，使之成為制備耐高溫、高頻、大功率和抗輻射電子產(chǎn)品的理想襯底，有效解決了“自熱效應(yīng)”和“雪崩擊穿”等關(guān)鍵問(wèn)題。在5G/6G通信、微波/毫米波集成電路、探測(cè)與傳感等領(lǐng)域有著不可替代的應(yīng)用前景。然而，大規(guī)模高質(zhì)量單晶襯底的不足限制了其發(fā)展。商業(yè)化硅、藍(lán)寶石等襯底為此類(lèi)研究提供了基礎(chǔ)。

據(jù)了解，西安交通大學(xué)生物工程學(xué)院寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究中心，自2013年設(shè)立以來(lái)，在王宏興教授的領(lǐng)導(dǎo)下已經(jīng)形成了自主研發(fā)的金剛石半導(dǎo)體外延設(shè)備研發(fā)、單晶襯底生長(zhǎng)、電子器件研制等核心技術(shù)，截至目前已有48項(xiàng)專(zhuān)利獲得批準(zhǔn)。西安交大與國(guó)內(nèi)大型通信企業(yè)如華為和中國(guó)電子科技集團(tuán)等擁有廣泛的合作經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)了金剛石射頻功率電子器件、電力電子器件、MEMS等器件的實(shí)用性進(jìn)展。

此外，為進(jìn)一步加快該科研成果的產(chǎn)業(yè)化步伐，王宏興教授于2016年創(chuàng)辦西安德盟特半導(dǎo)體科技有限公司。該團(tuán)隊(duì)于2021年由陜創(chuàng)投漢中基金投資1500萬(wàn)元，并將研發(fā)生產(chǎn)基地選址落戶(hù)至漢中高新區(qū)，目前已經(jīng)建成了中試生產(chǎn)線。