日本 Orbray 开发出20mm×20mm金刚石单晶基板

根据 Orbray 官网的消息称，Orbray 开发出了世界上最大的自立单晶（111）金刚石衬底的生产技术，尺寸为 20mm × 20mm。这一成果标志着公司在推进基于金刚石的量子器件和功率器件方面迈出了重要一步。

Orbray公司的目标是到 2026 年实现大型（111）金刚石衬底的商业化，同时还在积极开发 n 型自立金刚石衬底，这是金刚石半导体器件成为主流的关键组成部分。

金刚石半导体因其卓越的性能而被广泛应用。近年来，为满足日益增长的行业需求，在增大金刚石衬底尺寸和提高其质量方面取得了重大进展。高质量 (111) 金刚石衬底在开发含有氮空位（NV）中心的金刚石量子器件方面引起了特别的兴趣。此外，(111) 金刚石衬底不仅被认为是量子应用的关键，也是实现高性能 n 型金刚石器件（包括金刚石功率器件）的关键。然而，制造大型（111）金刚石衬底十分困难，而且成功率有限。迄今为止，只能获得约 3 毫米见方的小尺寸 (111) 金刚石晶体。此外，这些晶体容易出现被称为孪晶的缺陷，给生产大直径单晶金刚石衬底带来了巨大挑战。

在 2021 年 9 月 9 日的新闻稿中，Orbray公司宣布利用其专有的 Step-Flow 生长法成功开发出了高质量、直径为 2 英寸的 (100) 自立式金刚石衬底（产品名称：KENZAN Diamond™）。在这一金刚石晶体生长技术的基础上，公司利用专门设计的蓝宝石衬底，推进了 (111) 单晶金刚石自立衬底的开发。

这项工作最终成功合成了 20 毫米见方、无孪生缺陷的 (111) 单晶金刚石自立基底。Orbray计划在 2026 年之前将这项技术商业化。这一进步有望推动金刚石半导体器件的发展。