【激光前沿】麥考瑞大學研究出金剛石表面化學性質的激光蝕刻技術

    麥考瑞大學的研究人員開發了一種高精度的激光蝕刻技術，用于修改金剛石表面的化學性質。這項技術能夠以原子級別的精度去除金剛石表面的單個原子層，甚至少至1%的碳原子層。通過在低于燒蝕閾值的通量下用脈沖深紫外（DUV）光照射金剛石表面，實現了金剛石表面的精確蝕刻。

    一、金剛石的特性與應用

    金剛石因其高導熱性、抗電擊穿性等特性，被認為是高功率、高頻電子設備的寶貴材料。此外，金剛石表面有助于穩定量子態，使其在量子計算和量子信息技術中具有潛在的應用價值。以原子級精度設計金剛石表面的能力可以改善電子、量子設備和先進制造中的應用，其中對表面原子配置的微小調整可以顯著提高設備性能。

    二、激光蝕刻技術的原理與效果

    研究人員證明，精確發射的DUV光脈沖可以觸發金剛石表面的局部化學反應，該反應由雙光子過程驅動，選擇性地從頂層原子層去除碳原子。利用X射線表面分析、霍爾測量和電阻測量，研究人員追蹤了金剛石表面化學和電學性質的演變。他們發現，激光處理后的金剛石表面電導率提高了7倍，且這一增強得到了獨立證實。

    三、該技術的優勢與應用前景

    這種激光蝕刻方法不僅在標準空氣環境下可以對金剛石表面進行原子級控制，而且相較于傳統工藝，它的速度和精度都顯著提高。在實驗中，激光在短短0.2毫秒內就去除了1%的單層。這種技術的快速和精確使其有望用于大規模工業應用，例如晶圓加工。

    新的紫外線蝕刻激光加工技術提供了一種處理或增強金剛石表面的實用方法，以造福量子和熒光金剛石應用以及金剛石電子產品。它可能用于提高場效應晶體管等金剛石器件的性能。麥考瑞大學的這項研究發表在《應用表面科學》雜志上，標志著金剛石表面處理技術的一個重要進展。