如何讓金剛石“聽話”，像硅一樣實(shí)現(xiàn)芯片的基本功能?哈爾濱工業(yè)大學(xué)與香港城市大學(xué)、麻省理工學(xué)院等單位合作，在金剛石單晶領(lǐng)域取得重大科研突破，首次通過納米力學(xué)新方法，通過超大均勻的彈性應(yīng)變調(diào)控，從根本上改變金剛石的能帶結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)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(fā)表于國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。該研究為彈性應(yīng)變工程及單晶金剛石器件的應(yīng)用提供基礎(chǔ)性和顛覆性解決方案，展現(xiàn)了“應(yīng)變金剛石”在光子學(xué)、電子學(xué)和量子信息技術(shù)中的巨大應(yīng)用潛力。

據(jù)哈工大韓杰才院士團(tuán)隊(duì)成員、論文作者之一、航天學(xué)院朱嘉琦教授介紹，2018年陸洋團(tuán)隊(duì)首次報(bào)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(yīng)變達(dá)到9%以上，提供了調(diào)節(jié)金剛石能帶的另一種可能。但上述應(yīng)變嘗試往往局限于小樣本體積內(nèi)，而彎曲導(dǎo)致應(yīng)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(zhì)量單晶金剛石橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)微加工，并在單軸拉伸載荷下實(shí)現(xiàn)了樣品整體范圍內(nèi)均勻超大彈性應(yīng)變。為展示應(yīng)變金剛石器件概念，團(tuán)隊(duì)還加工并實(shí)現(xiàn)了微橋金剛石陣列的彈性應(yīng)變。并進(jìn)一步通過計(jì)算可實(shí)現(xiàn)單晶金剛石多達(dá)2eV的帶隙降低，極其有利于微電子應(yīng)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)