國家自然科學基金委員會近日公布了2025年度“中國科學十大進展”，其中一項關于金剛石薄膜制備的技術突破引發廣泛關注。這項由香港大學、南方科技大學及北京大學東莞光電研究院聯合研發的“邊緣暴露剝離法”，成功實現了英寸級柔性超薄金剛石薄膜的規模化生產，為半導體材料領域帶來革命性進展。
金剛石因其卓越的物理特性被稱為“終極半導體材料”：其導熱性能是銅的5倍，耐壓強度達硅的30倍，電子遷移速度比現有半導體快10倍。這些特性使其成為5G通信、電動汽車功率芯片及量子計算等前沿領域的理想材料。然而，天然金剛石儲量稀少且價格高昂，傳統人工合成方法又面臨尺寸限制和加工難題，導致其半導體應用長期受阻。
研究團隊通過創新工藝破解了這一困局。他們開發的“邊緣暴露剝離法”通過精確控制金剛石生長過程中的界面應力，結合獨特的切邊技術，使薄膜能夠完整剝離。項目負責人形象解釋：“這就像在玻璃上貼透明膠帶，通過特殊設計讓金剛石膜像便利貼一樣被輕松撕下，徹底改變了傳統打磨減薄的加工方式。”
該技術實現了三項關鍵突破：制備效率大幅提升，2英寸晶圓的生產時間從數小時縮短至10秒；薄膜厚度達到亞微米級，僅相當于頭發絲的百分之一，表面平整度達到原子級別；成品具備前所未有的柔韌性，可實現360度彎曲。這些特性使金剛石薄膜能夠適應更多復雜應用場景。
在基礎研究層面，團隊首次建立了金剛石與襯底界面應力的動態平衡模型，為超硬材料加工提供了全新理論框架。他們還發現了亞微米厚度下金剛石的彈性變形機制，修正了傳統斷裂力學理論的預測，并實現了從原子級生長控制到厘米級制造的跨尺度技術整合。
這項突破正在催生跨領域應用。在醫療領域，生物相容性優異的柔性金剛石薄膜可制成植入式傳感器，實時監測人體生理指標；在航天領域，其能在-200℃至800℃極端溫度下穩定工作的特性，使其成為深空探測器核心部件的理想材料。研究團隊已建成小規模試驗生產線，預計三年內實現英寸級晶圓的量產，標志著金剛石半導體技術從實驗室向產業化的關鍵跨越。
