科學(xué)家正在嘗試用鉆石制造半導(dǎo)體
“一顆恒久遠(yuǎn)，鉆石永流傳”。香港的研究人員已經(jīng)能夠?qū)€@石轉(zhuǎn)化為活躍的光子發(fā)射器，用于光子學(xué)和量子學(xué)的應(yīng)用。由香港城市大學(xué)(城市大學(xué))領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組首次通過(guò)納米力學(xué)方法，展示了微晶金剛石陣列的大而均勻的拉伸彈性應(yīng)變。這種金剛石晶格的拉伸改變了帶隙，允許光子發(fā)射，打開(kāi)了在光子學(xué)和量子信息技術(shù)中應(yīng)變金剛石的潛力。
然而，納米級(jí)金剛石可以在具有大局部應(yīng)變的情況下發(fā)生彈性彎曲，最新的研究表明這種現(xiàn)象可以用于開(kāi)發(fā)功能性金剛石器件�！拔蚁嘈陪@石的新時(shí)代就在我們面前，”研究人員說(shuō)。
金剛石因其超高的導(dǎo)熱性、優(yōu)異的載流子遷移率、高擊穿強(qiáng)度和用于大功率或高頻器件的超寬帶隙而成為一種高性能的電子和光子材料�！斑@就是為什么鉆石可以被認(rèn)為是電子材料的‘珠穆朗瑪峰’，擁有所有這些優(yōu)良的性能，”盧博士說(shuō)。
金剛石的大禁帶和緊湊的晶體結(jié)構(gòu)使其很難摻雜形成半導(dǎo)體。一個(gè)潛在的替代方案是應(yīng)變工程，使用一個(gè)非常大的晶格應(yīng)變來(lái)修改電子帶結(jié)構(gòu)和相關(guān)的功能性質(zhì)，但這是具有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)榻饎偸Ц竦膹?qiáng)度。
然后，鉆石橋在電子顯微鏡下以控制良好的方式單軸拉伸。在連續(xù)可控加卸載的定量拉伸試驗(yàn)循環(huán)下，金剛石橋在整個(gè)試件測(cè)量截面上表現(xiàn)出高度均勻的大彈性變形，約為7.5%的應(yīng)變，而不是彎曲局部區(qū)域的變形。卸載后，它們恢復(fù)了原來(lái)的形狀。
這些發(fā)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)微加工金剛石深度彈性應(yīng)變工程的早期步驟。利用納米力學(xué)方法，該團(tuán)隊(duì)證明了金剛石的能帶結(jié)構(gòu)可以改變，更重要的是，這些改變可以是連續(xù)和可逆的，允許不同的應(yīng)用，從微/納米機(jī)電系統(tǒng)(MEMS/NEMS)、應(yīng)變工程晶體管，到新穎的光電和量子技術(shù)。
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