北京大學(xué)東莞光電研究院在金剛石薄膜材料制備和應(yīng)用領(lǐng)域取得重大突破

實(shí)力領(lǐng)跑

佳績(jī)斐然

北京大學(xué)東莞光電研究院的王琦研究員與南方科技大學(xué)的李攜曦教授、香港大學(xué)的Yuan Lin教授以及褚智勤教授等研究人員組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在金剛石薄膜材料制備和應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展。成功開發(fā)一種能夠批量生產(chǎn)大尺寸超光滑柔性金剛石薄膜的制備方法，這一創(chuàng)新成果不僅在材料科學(xué)領(lǐng)域具有里程碑意義，也為金剛石薄膜的商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。

該研究成果以Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membranes為題，于2024年12月18日在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）上發(fā)表。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著在金剛石薄膜技術(shù)領(lǐng)域的一大飛躍，為未來金剛石薄膜在電子、光學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的可能性。

金剛石是一種特殊的材料，由于其卓越的性能，在各個(gè)領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用潛力。在過去幾十年中，盡管人們做出了巨大的努力，但超薄金剛石膜仍未獲得廣泛使用，批量生產(chǎn)依然具有挑戰(zhàn)性。本項(xiàng)工作成功開發(fā)了切邊后使用膠帶進(jìn)行剝離的方法，能夠大量制備大面積（2英寸晶圓）、超薄（亞微米厚度）、超平整（表面粗糙度低于納米）、超柔性（可360°彎曲）的金剛石薄膜。制備的高品質(zhì)薄膜具有平坦的可加工表面，能夠允許進(jìn)行微納加工操作，超柔性特點(diǎn)使得能夠直接用于彈性應(yīng)變工程，以及變形傳感應(yīng)用，這是更厚的金剛石薄膜無法實(shí)現(xiàn)的。通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究，表明剝離薄膜的品質(zhì)取決于剝離的角度和膜厚度，而且能夠在優(yōu)化的操作窗口穩(wěn)健的制備大面積且基本保持完整的金剛石薄膜。這種一步得到金剛石薄膜的方法為大規(guī)模制備高品質(zhì)金剛石薄膜提供路徑，有可能加快金剛石材料在電子學(xué)、光子學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。

香港大學(xué)電氣電子工程系、北京大學(xué)東莞光電研究院景紀(jì)祥博士與香港大學(xué)機(jī)械工程系Fuqiang Sun博士、北京大學(xué)東莞光電研究院王忠強(qiáng)工程師是論文的共同第一作者，王琦、李攜曦、Yuan Lin、褚智勤為共同通訊作者。

論文原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-08218-x