隨著碳化硅，氮化鎵材料產(chǎn)業(yè)化的不斷成熟，具有更高的禁帶寬度，更高耐壓強度的第四代半導體材料也逐漸成立全球科研人員關注的焦點。目前，第四代半導體材料具有代表性的主要是金剛石材料、氧化鎵材料以及氮化鋁材料。近年來，業(yè)內(nèi)普遍認為氧化鎵材料是唯一可以采用液相法制備的第四代半導體材料，未來成本下降空間可期，因此受到了產(chǎn)學研各界的廣泛關注。然而近日，日本東京理工大學報道利用液相法（液態(tài)微波等離子體化學氣相沉積法，縮寫IL-MPCVD）在高壓低功率條件下也可以制備出金剛石材料。

       據(jù)報道，該團隊用于金剛石材料沉積的反應混合物由甲醇（MeOH）和乙醇（EtOH）與三乙基磷酸酯（(C2H5)3PO4）組成，其中磷碳比為1000 ppm。樣品通過激光顯微鏡、拉曼光譜和輝光放電光發(fā)射光譜進行了表征。值得注意的是，金剛石材料以280 μm/h的生長速度成功合成，這比傳統(tǒng)的CVD方法高出兩個數(shù)量級。

       近年來，日本團隊對液相微波等離子體CVD（IL-MPCVD）法具有較為濃厚的興趣。此前報道，Toyota等人使用甲醇和乙醇等有機溶劑，通過IL-MPCVD成功地以192 μm/h的速率生長了未摻雜的金剛石。Harada等人報道，硼濃度為7 × 1021 cm?3的金剛石可以以287 μm/h的速率合成。而此次，東京理工大學團隊的研究表明，通過增加反應器壓力、微波功率和優(yōu)化溶劑組成，摻硼金剛石材料的生長速率可以達到410 μm/h，這比傳統(tǒng)CVD方法高出兩個數(shù)量級。

       東京理工大學團隊認為這些研究結(jié)果表明，IL-MPCVD在高效合成金剛石方面具有巨大的潛力。該技術不僅提高了生長速率，還能更好地控制摻雜過程，這對于調(diào)整金剛石薄膜的電學和電化學性能至關重要。這為金剛石材料在先進電子、高功率設備和電化學應用中的應用開辟了新的可能性。