作為碳基半導體的典型代表，金剛石被稱為電子材料的“珠穆朗瑪峰”和終極半導體。為了最大限度地提高其性能并實現其工業應用，晶圓級高質量金剛石的制備至關重要。到目前為止，異質外延技術被認為是一種很有前途的金剛石晶圓生長方法，并在過去20年里有了相當突出的進步。

哈爾濱工業大學紅外薄膜與晶體團隊朱嘉琦教授與合作者一道，瞄準金剛石晶圓制備這一關鍵技術問題，對Ir襯底上金剛石半導體異質外延生長技術與機理的研究進展進行了總結。首先從多個角度介紹了金剛石異質外延的基本原理，包括形核熱力學和動力學、原子尺度的形核過程以及外延膜和襯底之間的相互作用。其次，回顧了偏壓增強形核（BEN）方法，包括BEN設置、BEN工藝窗口、形核現象（主要發生在Ir襯底上）、離子轟擊誘導形核機制和大面積高密度外延形核實現。第三，闡釋了形核后的織構生長過程，包括晶界湮滅技術與機制、位錯和應力降低技術。第四，總結了近年來異質外延金剛石在電子器件上的應用與性能指標，展示了其在未來電力和電子器件應用上的巨大潛力。最后，從幾個方面展望了該領域的未來發展方向。

相關的成果以“Heteroepitaxy of diamond semiconductor on iridium: a review”為題，發表在Functional Diamond 雜志上。

文獻信息：

Weihua Wang, Benjian Liu, Leining Zhang, Jiecai Han, Kang Liu, Bing Dai & Jiaqi Zhu (2022) Heteroepitaxy of diamond semiconductor on iridium: a review, Functional Diamond, 2:1, 214-234, 

DOI: 10.1080/26941112.2022.2162348

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通信作者

朱嘉琦，長江學者特聘教授、國家杰青、萬人計劃領軍人才、哈爾濱工業大學航天學院長聘教授、博士生導師。裝備發展部裝備維修工程、系統可靠性領域專家，科工局科技創新領域專家，國防科技創新團隊帶頭人。主要從事光電晶體、薄膜及器件研究，獲得中國青年科技獎、省青年五四獎章等榮譽，擔任裝備發展部領域專家，發表 SCI 論文百余篇，近五年出版專著3部《低維度金剛石及其光電器件》，《碳光子學》，《紅外增透保護膜材料》，發表論文180多篇，獲國家授權發明專利 45 項，國家技術發明二等獎 1 項，省技術發明一等獎2項，中國專利金獎1項，黑龍江省專利金獎1項。先后主持國家自然科學面上/重點基金、國家973課題、國家重點研發計劃、重大國際合作、國防基礎科研、裝備預研計劃、軍品配套等科研項目。擔任中國材料研究學會極端材料與器件分會副主任、中國硅酸鹽學會薄膜與涂層分會副理事長、中國儀表材料學會副理事長、中國機械工程學會表面工程分會副主任，中國表面工程、功能材料、低溫與真空、人工晶體學報、材料科學與工藝、中國科技論文、Functional Diamond 等雜志編委。

來源：Functional Diamond