隨著碳化硅，氮化鎵材料產(chǎn)業(yè)化的不斷成熟，具有更高的禁帶寬度，更高耐壓強(qiáng)度的第四代半導(dǎo)體材料也逐漸成立全球科研人員關(guān)注的焦點。目前，第四代半導(dǎo)體材料具有代表性的主要是金剛石材料、氧化鎵材料以及氮化鋁材料。近年來，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為氧化鎵材料是*可以采用液相法制備的第四代半導(dǎo)體材料，未來成本下降空間可期，因此受到了產(chǎn)學(xué)研各界的廣泛關(guān)注。然而近日，日本東京理工大學(xué)報道利用液相法（液態(tài)微波等離子體化學(xué)氣相沉積法，縮寫IL-MPCVD）在高壓低功率條件下也可以制備出金剛石材料。
據(jù)報道，該團(tuán)隊用于金剛石材料沉積的反應(yīng)混合物由甲醇（MeOH）和乙醇（EtOH）與三乙基磷酸酯（(C2H5)3PO4）組成，其中磷碳比為1000 ppm。樣品通過激光顯微鏡、拉曼光譜和輝光放電光發(fā)射光譜進(jìn)行了表征。值得注意的是，金剛石材料以280 μm/h的生長速度成功合成，這比傳統(tǒng)的CVD方法高出兩個數(shù)量級。
近年來，日本團(tuán)隊對液相微波等離子體CVD（IL-MPCVD）法具有較為濃厚的興趣。此前報道，Toyota等人使用甲醇和乙醇等有機(jī)溶劑，通過IL-MPCVD成功地以192 μm/h的速率生長了未摻雜的金剛石。Harada等人報道，硼濃度為7 × 1021 cm?3的金剛石可以以287 μm/h的速率合成。而此次，東京理工大學(xué)團(tuán)隊的研究表明，通過增加反應(yīng)器壓力、微波功率和優(yōu)化溶劑組成，摻硼金剛石材料的生長速率可以達(dá)到410 μm/h，這比傳統(tǒng)CVD方法高出兩個數(shù)量級。
東京理工大學(xué)團(tuán)隊認(rèn)為這些研究結(jié)果表明，IL-MPCVD在高效合成金剛石方面具有巨大的潛力。該技術(shù)不僅提高了生長速率，還能更好地控制摻雜過程，這對于調(diào)整金剛石薄膜的電學(xué)和電化學(xué)性能至關(guān)重要。這為金剛石材料在先進(jìn)電子、高功率設(shè)備和電化學(xué)應(yīng)用中的應(yīng)用開辟了新的可能性。
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