微電子、光子學(xué)和量子信息等前沿技術(shù)正在努力開發(fā)金剛石作為下一代功能器件候選材料。半導(dǎo)體材料通常通過摻雜和彈性應(yīng)變兩種方式調(diào)整其特性，金剛石致密的晶體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致難以摻雜，極高硬度又使晶格應(yīng)變被認(rèn)為“不可能”。

一項(xiàng)由香港城市大學(xué)、麻省理工、哈工大研究人員共同進(jìn)行的研究首次通過納米力學(xué)的方式對(duì)金剛石陣列進(jìn)行大而均勻的拉伸彈性應(yīng)變，驗(yàn)證了其應(yīng)用潛力，并發(fā)表在Science期刊。DOI: 10.1126/science.abc4174

微加工金剛石橋樣品的拉伸應(yīng)變圖解（圖片來源：香港城市大學(xué)）

金剛石薄片樣品實(shí)際上是可以有彈性變形的。對(duì)金剛石施加較大應(yīng)變會(huì)改變其電子性質(zhì)，這對(duì)擴(kuò)大材料應(yīng)用意義重大。科研團(tuán)隊(duì)制備了長(zhǎng)約1微米、寬約300納米的單晶金剛石橋結(jié)構(gòu)，并在室溫下沿如上圖3個(gè)不同方向的單軸拉伸載荷下獲得了樣品范圍內(nèi)均勻的彈性應(yīng)變；還演示了金剛石微橋陣列的深彈性應(yīng)變。超大的、高度可控的彈性應(yīng)變可以從根本上改變金剛石的體帶結(jié)構(gòu)，包括計(jì)算出的高達(dá)約2電子伏的帶隙減小。“我們的發(fā)現(xiàn)證明了通過微加工金剛石結(jié)構(gòu)的‘深層彈性應(yīng)變工程’開發(fā)電子設(shè)備的可能性”， Lu Yang博士說。

該研究由香港研究資助委員會(huì)和中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助。

報(bào)道全文：https://www.cityu.edu.hk/research/stories/2021/01/01/stretching-diamond-next-generation-microelectronics

編譯：YUXI