日本の研究者が新しいレーザー技術を使ってダイヤモンドから半導体ウェーハを切断

コンテキスト内:ダイヤモンドは、電気自動車や発電所における高速通信や電力変換などの技術用途に最も有望な材料の 1 つです。 しかし、ダイヤモンドはウェーハを切り出そうとすると割れてしまう傾向があるため、加工が容易ではありません。

千葉大学の日本の科学者チームが開発した新しいレーザーベースの技術は、最適な結晶面に沿ってダイヤモンドを「楽にスライス」する方法を提供するようだ。 この研究は最近ダイヤモンド・アンド・リレート・マテリアルズ誌に掲載され、人類が知る限り最も頑丈な材料の一つを半導体産業が採用するのに役立つ可能性がある。

ダイヤモンドはシリコンよりもバンドギャップが広いため、半導体用途にとって魅力的な特性を持っていると研究者らは述べた。 理論的には、これらを使用して、より高い電圧、周波数、および温度で動作できる、より効率的な半導体を作成できる可能性があります。 しかし、ダイヤモンドを薄いウェーハにスライスする効率的な技術がないため、ダイヤモンドを半導体に適応させるのは困難です。

千葉大学の比田井博文教授と彼のチームは、この問題の解決策を提案しています。それは、ダイヤモンドを破損することなくきれいにカットできるレーザーベースのスライスプロセスです。 研究者らは、この新しい技術は、材料内の狭い円錐状のボリュームに短いレーザーパルスを集中させることで、レーザー切断プロセス中の望ましくない亀裂の伝播を防止すると述べた。

レーザーパルスはダイヤモンドをより密度の低いアモルファスカーボンに変えます。 したがって、レーザーで照射された領域では密度が減少し、亀裂が形成されると比田井教授は述べた。 研究者らは、指定された切断経路に沿って亀裂が伝播するのを誘導する格子状のパターンを作成し、一方、鋭いタングステン針を使用して滑らかなウエハをダイヤモンドブロックの残りの部分から「簡単に」分離した。

千葉大学は、提案された新たな技術は、ダイヤモンドを将来のより効率的な技術に向けた「適切な半導体材料」に変えるための極めて重要な一歩となる可能性があると述べた。 比田井教授は、レーザーによるダイヤモンドのスライスは「高品質なウェーハを低コストで生産できる」とダイヤモンド半導体デバイスの作製に不可欠であると述べた。

日本の研究により、業界はさまざまな技術用途でダイヤモンド半導体の実現に近づくと比田井氏は述べた。 レーザースライスされたウェーハは、電気自動車や電車の電力変換率を向上させる可能性があります。

ダイヤモンドを半導体に変える取り組みに取り組んでいるのは、千葉大学と比台大のチームだけではない。 アマゾン ウェブ サービスは最近、合成ダイヤモンドを作成し、量子暗号で使用するために、Element Six (デビアス ダイヤモンド コンソーシアムの子会社) と提携しました。 両社は、ダイヤモンドの光子吸収欠陥を利用して、量子鍵配布のための世界的なネットワークを構築しようとしている。