北京大学东莞光电研究院在金刚石薄膜材料制备和应用领域取得重大突破

实力领跑

佳绩斐然

北京大学东莞光电研究院的王琦研究员与南方科技大学的李携曦教授、香港大学的Yuan Lin教授以及褚智勤教授等研究人员组成的联合研究团队，在金刚石薄膜材料制备和应用方面取得重要进展。成功开发一种能够批量生产大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的制备方法，这一创新成果不仅在材料科学领域具有里程碑意义，也为金刚石薄膜的商业化应用铺平了道路。

该研究成果以Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membranes为题，于2024年12月18日在国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上发表。这一发现标志着在金刚石薄膜技术领域的一大飞跃，为未来金刚石薄膜在电子、光学等多个领域的应用提供了新的可能性。

金刚石是一种特殊的材料，由于其卓越的性能，在各个领域都有巨大的应用潜力。在过去几十年中，尽管人们做出了巨大的努力，但超薄金刚石膜仍未获得广泛使用，批量生产依然具有挑战性。本项工作成功开发了切边后使用胶带进行剥离的方法，能够大量制备大面积（2英寸晶圆）、超薄（亚微米厚度）、超平整（表面粗糙度低于纳米）、超柔性（可360°弯曲）的金刚石薄膜。制备的高品质薄膜具有平坦的可加工表面，能够允许进行微纳加工操作，超柔性特点使得能够直接用于弹性应变工程，以及变形传感应用，这是更厚的金刚石薄膜无法实现的。通过系统的实验和理论研究，表明剥离薄膜的品质取决于剥离的角度和膜厚度，而且能够在优化的操作窗口稳健的制备大面积且基本保持完整的金刚石薄膜。这种一步得到金刚石薄膜的方法为大规模制备高品质金刚石薄膜提供路径，有可能加快金刚石材料在电子学、光子学等相关领域的商业化应用。

香港大学电气电子工程系、北京大学东莞光电研究院景纪祥博士与香港大学机械工程系Fuqiang Sun博士、北京大学东莞光电研究院王忠强工程师是论文的共同第一作者，王琦、李携曦、Yuan Lin、褚智勤为共同通讯作者。

论文原文链接：

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