日本科学家开发高温单晶生长技术 突破半导体材料耐热瓶颈
2025-08-30 15:15
来源:东北大学
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日本东北大学材料研究所横田雄衣副教授和吉川彰教授团队成功开发出一种新型高温单晶生长技术,该技术利用钨坩埚实现了2200摄氏度以上的晶体生长,突破了现有半导体材料的耐热限制。这项突破性研究发表于《科学报告》期刊。从左到右:采用钨坩埚和脱氧绝缘体的新晶体生长技术示意图,以及新型单晶示例

目前半导体、电子设备和光学设备使用的单晶材料通常采用铱或铂作为制造材料,但这些金属的熔点低于2200摄氏度,无法满足更高温度环境的应用需求。横田雄衣指出:"钨此前未能成功的原因在于它容易与氧化物发生反应,还可能混入晶体中,从而污染最终产品。"

研究团队通过创新技术成功抑制了不必要的化学反应和污染问题,明确了相关反应机制,并开发出有效的抑制方法。该单晶生长技术不仅解决了高温环境下的材料稳定性问题,还成功研制出性能超越现有闪烁体的高密度单晶。

这项单晶生长技术对新材料发现和高温氧化物单晶量产具有重要意义。吉川彰表示:"这些结果是令人兴奋的,因为这意味着我们可以创造出大量适用于广泛应用的新材料。"目前该技术在日本科学技术振兴机构支持下,正在开发量产方案。

高温单晶生长技术的突破将加速半导体、光学材料、闪烁体和压电材料等领域的发展。在医疗应用方面,该技术生产的晶体可应用于PET设备,有助于缩短早期癌症检测时间。

更多信息: Yuui Yokota 等,利用钨坩埚生长熔点超过 2200 °C 的复合氧化物单晶,《科学报告》(2025 年)。期刊信息: 科学报告

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