日本产业技术综合研究所（简称“产综研”）全球首次利用气体成功制作出了体积为1立方厘米级的无裂纹单晶金刚石。此次采用容易扩大合成面积的气体为原料，制作出全球最大级的高品质晶体，这一成果是向实现大型晶圆迈出的重要一步。今后，通过加速开发采用金刚石的新一代功率半导体，并将其应用于各种电气设备，能够更加高效率地利用电力，有助于尽快实现节能型社会。
图1：此次利用气体制作的1立方厘米级单晶金刚石（左）和目前市售的利用高温高压法制作的单晶金刚石基板（右）
功率半导体广泛应用于电力基础设施、汽车、铁路车辆、工业设备及家电等各种产品和设备，是支撑这些产品和设备实现高性能化及节能化的重要器件。不过，目前市场上销售的单晶金刚石基板采用高温高压法制作，要想制作英寸尺寸的大型晶圆，需要使用非常大的冲压机，从成本和技术方面来看很难实现，所以亟需确立能制作大面积晶圆的晶体生长技术。
此次，产综研采用微波等离子体CVD法，全球首次利用气体成功制作了体积为1立方厘米级的无裂纹单晶金刚石。采用以气体为原料的方法，能制作全球最大级的晶体。
另外，此次的成果不仅能应用于功率半导体等电子领域，预计还可应用于自旋电子领域。金刚石能在室温和常压下处理空间分辨率较高的量子信息等，因此有望进一步提高传感器和量子计算等的性能。
图2：此次采用的微波等离子体CVD法的概要
图3：生长膜厚度对于晶体生长指标——拉曼光谱半高宽的依赖性
■为利用以往的技术、●为利用此次的长时间稳定生长技术制作的晶体的评测结果
文 JST客观日本编辑部
