原標(biāo)題：半導(dǎo)體再現(xiàn)新材料！科學(xué)家實(shí)現(xiàn)「鉆石」拉伸應(yīng)變有望用于微電子、光電技術(shù)

關(guān)于半導(dǎo)體新材料的研究，科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了鉆石的拉伸應(yīng)變，這一發(fā)現(xiàn)有望在微電子和光電技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)革命性的進(jìn)展。以下是對(duì)該研究的詳細(xì)分析：

一、研究背景與目的

鉆石作為一種天然礦物，具有超高的硬度、熱導(dǎo)率以及出色的載流子遷移率，被視為高性能電子材料的“珠穆朗瑪峰”。然而，其超寬帶隙和緊固的晶體結(jié)構(gòu)使得摻雜過(guò)程變得困難，阻礙了鉆石在電子和光電組件中的工業(yè)應(yīng)用。因此，科學(xué)家們希望通過(guò)應(yīng)變工程來(lái)改變鉆石的電子特性，以解決其摻雜問(wèn)題。

二、研究成果

由香港城市大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，與麻省理工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等學(xué)者合作，成功實(shí)現(xiàn)了鉆石的均勻彈性拉伸應(yīng)變。研究結(jié)果顯示，微加工制造的單晶鉆石微橋拉伸樣品可實(shí)現(xiàn)高達(dá)9.7%的最大均勻拉伸應(yīng)變，接近鉆石在理論上所能達(dá)到的彈性變形極限。這一成果被發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。

三、技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)方法

1. 技術(shù)原理：應(yīng)變工程是通過(guò)調(diào)節(jié)晶體管溝道中的應(yīng)變來(lái)實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)勢(shì)的一種方法。它提高了電子遷移率，從而提高了通過(guò)溝道的導(dǎo)電性。而該研究團(tuán)隊(duì)則是以機(jī)械方式來(lái)控制與改變鉆石的電子特性。

2. 實(shí)現(xiàn)方法：研究團(tuán)隊(duì)采用微制造單晶硅技術(shù)，先從高品質(zhì)的鉆石上制造成橋狀的鉆石樣品。然后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室中的納米力學(xué)拉伸平臺(tái)，讓鉆石橋在整體上可往返拉伸至約7.5%的高度均勻彈性應(yīng)變。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還參考美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步優(yōu)化樣品的幾何形狀，成功使得部分樣品實(shí)現(xiàn)了高達(dá)9.7%的最大均勻拉伸應(yīng)變。

四、應(yīng)用前景與意義

1. 應(yīng)用前景：鉆石的拉伸應(yīng)變研究為實(shí)現(xiàn)微加工金剛石深度彈性應(yīng)變工程提供了早期步驟。通過(guò)納米機(jī)械方法，證明了金剛石的能帶結(jié)構(gòu)可以被改變，且這些變化可以是連續(xù)且可逆的。這有望為納米機(jī)械工程、生物醫(yī)學(xué)工程、電子學(xué)、光子學(xué)、光電子學(xué)等領(lǐng)域帶來(lái)全新的應(yīng)用前景。

2. 意義：該研究成果不僅展示了金剛石作為微電子學(xué)、光子學(xué)和量子信息技術(shù)中高級(jí)功能器件的主要候選材料的潛力，還徹底改變了人們對(duì)鉆石的認(rèn)知，擴(kuò)大了鉆石的實(shí)際應(yīng)用范疇。

綜上所述，科學(xué)家實(shí)現(xiàn)鉆石拉伸應(yīng)變的研究為微電子和光電技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)了全新的突破。這一發(fā)現(xiàn)有望推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的快速發(fā)展，并為未來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新提供強(qiáng)有力的支持。