金刚石薄膜新型电子材料

金刚石薄膜是一种在较大面积或者复杂形状材 料表面上形成的碳薄膜，其性质接近金刚石的特 性。据悉，近年来，研制金刚石薄膜已成为世界上 一些发达***新技术角逐的***之一，因为它在高 新技术和未来的工业中有着广泛的用途。特别值得 一提的是，金刚石薄膜将会成为下一代电子元器件 的新材料。 科学研究和分析的 结果表明，金刚石薄膜 有很多的优良特性。在 常温下，它的导热率是 铜的5倍；它的透明度 很高，从紫外线到红外线的各种波长的光均能通 过；它的导声速度很快，一般可达15000～16500 米／秒；它的电阻率大，可以达到10~6～10~(12)Ωcm；它 具有与硅、锗等半导体材料相同的结构，因此，其 耐腐蚀性能极强。金刚石薄膜电子元器件在工作时 可以保持较低的温度，因此，它是高速电子计算机 的理想部件。从本世纪70年***始，日本、美国等 就开始大力研制。日本富士通公司利用高密度等离 子体技术研制的合成金刚石薄膜已经用来制作半导 体器件，使半导体器件可以在500℃的高温下工作。日 本昭和公司研制的高纯度合成金刚石薄膜已经用于 ***仪器、光学仪器和制造精密的机械零件。美国北 卡罗来纳州州立大学和国立橡树岭实验室研制出可 用于半导体的金刚石薄膜。这种薄膜的制作方法是， 首先在铜衬底上注入碳离子，然后利用激光加热，时 间为45ns，在1cm~2大小的衬底上制作500■的薄 层。它为应用于电子器件的金刚石奠定了基础。我 国近年来，金刚石薄膜的研制工作进展速度也很 快，成都科技大学高新技术研究院应用微波等离子 体技术研制出了晶形完整、均匀致密的金刚石薄 膜，其各项性能指标已达到了***水平。 据有关资料报道，金刚石薄膜的制作方法主要 有：化学气相淀积法、等离子体分解法、离子束 法等。目前，一般大都采用化学气相淀积法来制 作金刚石薄膜。这种方法的关键是在保证纯度的 前提下，加速沉积率。普通的研究实验室的***佳 成绩为每小时沉积50微米优质纯净的金刚石薄 膜。日本东京理工学 院采用***新的研究技 术，已获得了每小时 930微米的高沉积 率。 为了能使金刚石 薄膜成功地用于电子元器件，必须研究出低成本的 制作工艺，以便能在廉价的衬底上淀积出连续生长 的金刚石薄膜。制造金刚石薄膜所遇到的问题是很 难在表面能量较小的衬底上形成连续的金刚石薄 膜。气相淀积可以在1个大气压力下生产出金刚石 薄膜，这样一来加工成本就十分经济。 由于金刚石薄膜具有优良的力学、热学、光 学、声学和电学特性，因此，它可以广泛应用于各 种科学技术领域中。例如，利用金刚石薄膜可以制 成高电压的高速光开关，还可以制成紫外线传感 器、激光传感器、热敏电阻器等。科学家们认 为，在近期内，金刚石薄膜可能比高温超导体更 为重要，因为它更具有实用性。目前，带有金刚 石薄膜涂层的小电子元件已经问世，高速电子计 算机用的微型金刚石薄膜芯片正在研制中。可以 预料，采用金刚石薄膜制成的电子元器件将可以 取代大功率二极管和某些大功率中频器件。但 是，它的更重要的用途将是一些更新的领域。今 后，随着高科技的发展，在不久的将来，各种新 型的金刚石薄膜电子元器件将会脱颖而出，为现 代科技的进步增添异彩。