近日，韩国基础科学研究所的材料科学团队宣布在标准大气压和1025°C下成功实现了钻石的合成。这一突破为金刚石薄膜的生产提供了更低成本的选择。
金刚石是一种宝石，同时也是优秀的半导体材料。它拥有超宽禁带间隙，比目前商用的硅等材料更适合高温、高辐射和高电压环境。然而，目前最常用的金刚石合成方法是高温高压法，这种方法相对便宜，但需要近60000倍大气压的压强和1600°C的高温。另一种途径是化学气相沉积（CVD），但需要昂贵的制造设备。
研究团队负责人罗德尼·鲁夫（Rodney Ruoff）表示：“几年前我注意到，并不一定需要极端条件来合成金刚石。日本研究人员于2017年报告称，在甲烷气体中暴露液态金属镓可以生成金刚石的同素异形体石墨，这启发了我们对含镓液金从含碳气体中‘脱碳’进而生成金刚石路线的研究。”
在一次偶然的机会中，鲁夫领导的团队发现，当反应环境引入硅单质后，出现了一些微小的金刚石晶体。基于这一现象，实验团队改进了反应装置，并将含有液态镓、铁、镍和硅的混合物暴露在甲烷氢气混合气氛中，并加热到1,025°C。他们成功地在不使用高压和晶种的情况下生成了金刚石。
目前，鲁夫团队已经成功制备了由数千个金刚石晶体组成的微型金刚石薄膜。这些晶体直径不超过100纳米，与病毒大小相当。
如果未来这一常压合成技术能够成功推广至更大规模，则将开辟一条更经济、更简便的金刚石薄膜制备道路。它有望为量子计算机和功率半导体发展提供强大支持。
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