日本千叶大学突破金刚石半导体新型激光切片技术

据业内消息，上周日本千叶大学官宣突破了金刚石半导体新型激光切片技术，使用激光脉冲将金刚石切割成薄片，并表示为下一代半导体材料铺平了道路。

硅基材料是目前半导体领域无可争议的领先者，但这依然没有停止使世界各地的科学家努力寻找下一代电子产品和高功率系统的优质替代品，目前的研究发现金刚石(钻石的原石)是电动汽车和发电厂中快速电信和电力转换等应用中最有前途的材料之一。

尽管金刚石具有对半导体行业有吸引力的特性，但由于缺乏有效地将金刚石切成薄片的技术且切割成薄晶圆具有挑战性，导致无法工业应用。因此目前金刚石晶片必须一张一张地合成，使得制造成本对于大多数行业来说都过高。

而本次千叶大学的研究表示，新型的激光技术可以轻松地沿着最佳晶体平面切割钻石。该研究小组的发现将有助于使钻石成为具有成本效益的半导体，用于电动汽车的高效功率转换和高速通信技术。

本次突破是由千叶大学工程研究生院 Hirofumi Hidai 教授领导的日本研究小组研究出来的方法，在一篇发表在《钻石与相关材料》杂志上的最新研究中报告了一种新颖的基于激光的切片技术，可用于沿最佳晶体平面干净地切片钻石，从而生产光滑的晶圆。

对大多数晶体(包括钻石)切片的时候非常困难，且会在解理面产生裂纹从而增加切口损失。为防止这些不良裂纹的传播，研究人员开发了一种金刚石加工技术，将短激光脉冲聚焦到材料内狭窄的锥形体积上。

通过将这些激光脉冲以方形网格图案照射到透明钻石样品上，研究人员在材料内部创建了一个由容易出现裂纹的小区域组成的网格。如果网格中修改区域之间的空间和每个区域使用的激光脉冲数量是最佳的，只需将锋利的钨针推到样品侧面，即可轻松将光滑晶圆与块体的其余部分分离。

总的来说，所提出的技术是使金刚石成为适合未来技术的半导体材料的关键一步。Hirofumi Hidai 教授对此表示：“金刚石切片能够以低成本生产高质量的晶圆，是制造金刚石半导体器件所不可或缺的，因此这项研究使我们更接近实现金刚石半导体在社会中的各种应用，例如提高电动汽车和火车的功率转换率。”

据悉，Hirofumi Hidai 教授于 2004 年在东京工业大学获得博士学位，2010 年加入千叶大学，目前担任机械工程系正教授。他的研究兴趣主要在于先进制造技术，包括精密加工和激光加工。他已就这些主题发表了 100 多篇论文，并拥有三项专利。他还是日本激光学会、日本应用物理学会和日本精密工程学会等的会员。