金刚石因具有卓越的载流子迁移率、导热性、介电击穿强度以及超宽带隙和光学透明度,在电子与光子应用领域极具潜力。但受限于难以获得与硅基半导体技术兼容的大面积分层材料,其广泛应用受阻。
目前超薄金刚石可通过切片大块金刚石或在异质基底上化学气相沉积(CVD)生长获得,然而切片法因膜尺寸与表面粗糙度受激光和聚焦离子束处理限制,不适用于工业应用。在此背景下,香港大学褚智勤教授、林原教授联合南方科技大学李携曦助理教授、北京大学王琦教授在 Nature 发表 “Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane” 论文,提出使用胶带进行边缘暴露剥离的新方法,可批量生产大面积(2 英寸晶圆)、超薄(亚微米厚度)、超平(亚纳米表面粗糙度)和超柔性(360° 可弯曲)金刚石膜。这些高质量膜具有平坦可加工表面,支持标准微制造技术,超柔性特性使其可应用于弹性应变工程和变形传感,而这是传统笨重金刚石膜无法实现的。实验与理论研究表明,剥离膜质量取决于剥离角度与膜厚度,在最佳操作窗口内可稳定生产出基本完整的金刚石膜。该单步方法为大规模生产高品质金刚石膜开辟新途径,有望加速金刚石在电子、光子学及其他相关领域的商业化进程,开启金刚石时代。