일본 연구진, 새로운 레이저 기술로 다이아몬드에서 반도체 웨이퍼 절단

문맥: 다이아몬드는 전기 자동차나 발전소의 빠른 통신 및 전력 변환과 같은 기술 응용 분야에서 가장 유망한 재료 중 하나입니다. 그러나 다이아몬드는 웨이퍼를 자르려고 할 때 깨지는 경향이 있기 때문에 작업하기가 쉽지 않습니다.

치바 대학의 일본 과학자 팀이 개발한 새로운 레이저 기반 기술은 최적의 결정학적 평면을 따라 다이아몬드를 "쉽게 절단"하는 방법을 제공하는 것으로 보입니다. 이 연구는 최근 Diamond and 관련 재료 저널에 게재되었으며, 반도체 산업이 인간에게 알려진 가장 견고한 재료 중 하나를 채택하는 데 도움이 될 수 있습니다.

다이아몬드는 실리콘보다 밴드갭이 더 넓기 때문에 반도체 응용 분야에서 매력적인 특성을 갖고 있다고 연구진은 말했습니다. 이론적으로는 더 높은 전압, 주파수 및 온도에서 작동할 수 있는 보다 효율적인 반도체를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 그러나 다이아몬드를 얇은 웨이퍼로 자르는 효율적인 기술이 없기 때문에 다이아몬드를 반도체에 적용하는 것은 어렵습니다.

히다이 히로후미 지바대학교 교수와 그의 팀은 이 문제에 대한 해결책을 제안하고 있습니다. 바로 다이아몬드를 깨지지 않고 깨끗하게 절단할 수 있는 레이저 기반 슬라이싱 공정입니다. 연구원들은 새로운 기술이 재료 내의 좁은 원뿔 모양의 볼륨에 짧은 레이저 펄스를 집중시킴으로써 레이저 절단 과정에서 바람직하지 않은 균열의 전파를 방지한다고 밝혔습니다.

레이저 펄스는 다이아몬드를 더 낮은 밀도 수준의 비정질 탄소로 바꿉니다. 따라서 레이저로 촬영된 영역은 밀도가 감소하고 균열이 형성된다고 히다이 교수는 말했습니다. 연구원들은 지정된 절단 경로를 따라 균열이 전파되는 것을 안내하기 위해 격자형 패턴을 만들었고, 날카로운 텅스텐 바늘을 사용하여 다이아몬드 블록의 나머지 부분에서 부드러운 웨이퍼를 "쉽게" 분리했습니다.

치바 대학은 새로 제안된 기술이 다이아몬드를 미래의 보다 효율적인 기술을 위한 "적합한 반도체 재료"로 전환시키는 중추적인 단계가 될 수 있다고 말했습니다. 히다이 교수는 레이저로 다이아몬드를 자르는 것이 "저비용으로 고품질 웨이퍼 생산을 가능하게 하며" 다이아몬드 반도체 장치를 제조하는 데 없어서는 안 되는 기술이라고 설명했습니다.

일본의 연구는 업계가 다양한 기술 응용을 위한 다이아몬드 반도체 실현에 더 가까워지도록 해준다고 Hidai 씨는 말했습니다. 레이저로 자른 웨이퍼는 전기 자동차와 기차의 전력 변환 비율을 향상시킬 수 있습니다.

다이아몬드를 반도체로 전환하려는 노력에는 지바 대학과 히다이 팀만이 있는 것은 아닙니다. Amazon Web Services는 최근 Element Six(De Beers 다이아몬드 컨소시엄의 자회사)와 제휴하여 합성 다이아몬드를 생성하고 이를 양자 암호화에 사용합니다. 두 회사는 양자 키 분배를 위한 글로벌 네트워크를 구축하기 위해 다이아몬드의 광자 흡수 결함을 활용하려고 시도하고 있습니다.