南方科技大學深港微電子學院李攜曦助理教授與北京大學東莞光電研究院的王琦研究員、香港大學的林原教授以及褚智勤副教授等研究人員組成的聯(lián)合研究團隊，在金剛石薄膜材料制備和應用方面取得重要進展。成功研發(fā)能夠批量生產(chǎn)大尺寸、超光滑且具備超柔性金剛石薄膜的制備方法，這一成果在材料科學領域具有里程碑意義，并為金剛石薄膜的商業(yè)化應用鋪平了道路。相關研究成果以“Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane” 為題，在《Nature》上發(fā)表。香港大學電氣電子工程系景紀祥博士為第一作者，2019-2020年在李攜曦課題組擔任研究助理，自2020年起為該課題組訪問學生/學者。王琦、李攜曦、林原及褚智勤為共同通訊作者。
金剛石因其卓越的物理與化學特性，在電子與光子應用領域被視為優(yōu)選材料。然而，盡管過去幾十年間人們做出了巨大的努力，超薄金剛石膜的廣泛應用仍未實現(xiàn)，其大規(guī)模生產(chǎn)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。本研究成功開發(fā)了切邊后使用膠帶進行剝離的方法，能夠高效制備出大面積（2英寸晶圓）、超?。▉單⒚准壓穸龋?、超平整（表面粗糙度低于納米）且具備超柔性（可360°彎曲）的金剛石薄膜。所制備的高品質(zhì)薄膜不僅表面平坦，便于進行微納尺度的加工操作，其超柔性特性更使其能夠直接應用于彈性應變工程及變形傳感應用，這是傳統(tǒng)更厚的金剛石薄膜所無法實現(xiàn)的。通過系統(tǒng)的實驗和理論研究，研究團隊進一步證實，剝離薄膜的品質(zhì)與剝離角度及膜厚度密切相關，且在優(yōu)化的操作參數(shù)范圍內(nèi)，能夠穩(wěn)定地制備出大面積且完好的金剛石薄膜。這一制備金剛石薄膜的技術創(chuàng)新，為大規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)金剛石薄膜提供了切實可行的路徑，有望加速金剛石材料在電子學、光子學等相關領域的商業(yè)化進程。
論文原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08218-x
