微電子、光子學和量子信息等前沿技術正在努力開發金剛石作為下一代功能器件候選材料。半導體材料通常通過摻雜和彈性應變兩種方式調整其特性，金剛石致密的晶體結構導致難以摻雜，極高硬度又使晶格應變被認為“不可能”。

一項由香港城市大學、麻省理工、哈工大研究人員共同進行的研究首次通過納米力學的方式對金剛石陣列進行大而均勻的拉伸彈性應變，驗證了其應用潛力，并發表在Science期刊。DOI: 10.1126/science.abc4174

微加工金剛石橋樣品的拉伸應變圖解（圖片來源：香港城市大學）

金剛石薄片樣品實際上是可以有彈性變形的。對金剛石施加較大應變會改變其電子性質，這對擴大材料應用意義重大?？蒲袌F隊制備了長約1微米、寬約300納米的單晶金剛石橋結構，并在室溫下沿如上圖3個不同方向的單軸拉伸載荷下獲得了樣品范圍內均勻的彈性應變；還演示了金剛石微橋陣列的深彈性應變。超大的、高度可控的彈性應變可以從根本上改變金剛石的體帶結構，包括計算出的高達約2電子伏的帶隙減小。“我們的發現證明了通過微加工金剛石結構的‘深層彈性應變工程’開發電子設備的可能性”， Lu Yang博士說。

該研究由香港研究資助委員會和中國國家自然科學基金資助。

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

編譯：YUXI