《Science》 一期 2021:拉伸钻石至极均匀弹性变形！
金刚石不仅是自然界中最坚硬的材料，也是一种具有超宽带隙、特殊载流子迁移率和热导率的极端电子材料。通常，金刚石被认为是不可弯曲的，但薄的样品实际上可以有弹性变形.
最近，来自的胡雅丽，来自的李菊等研究人员。制备了宽度约为100 nm、长度约为1微米的单晶金刚石桥结构，并在室温下获得了样品宽度在[100]、[101]和[111]方向单轴拉伸载荷下的均匀弹性应变。相关论文发表在2021年1月1日的国际顶级期刊《科学》上，标题为“在微加工金刚石中实现大的均匀卷须弹性”。
论文链接：
https://science.sciencemag.org/content/371/6524/76
金刚石由于其超高的热导率、介电击穿强度、载流子迁移率和超宽带隙，在香港城市大学实现金刚石基电子和光电器件的一个严重障碍是其大带隙和晶体结构带来的掺杂挑战。一种可能的解决方法是施加弹性晶格应变，这可以从根本上改变材料的性质。最近，纳米金刚石针的弯曲证明了超弹性变形。在几十纳米范围内，局部拉伸弹性应变达到9%以上，强度接近金刚石的理论极限。哈尔滨工业大学
然而，人们需要足够大容量的精确控制，以充分利用深度ESE在工业中的大规模集成。过去，金刚石的应变往往受到弯曲的限制，导致应变分布不均匀。这些样品难以控制，产生的高应变场高度局域化。大的均匀弹性应变通常是器件阵列深部ESE的理想初始状态。这种情况很难在微型样品中通过实验实现，例如麻省理工的干净晶片
在这里，研究人员展示了成为电子和光子材料的珠穆朗玛峰。.为了获得长度约1m、宽度300 nm、几何形状和晶体取向明确的拉伸样品，采用先进的微波等离子体辅助化学气相沉积方法获得了块体单晶金刚石的微加工工艺。研究人员开发的工艺可以生产微米级高质量的金刚石结构，是微机电系统(MEMS)、量子和光子器件、应变工程晶体管阵列等应用的主要候选材料。此外，研究人员还论证了金刚石微桥阵列的深层弹性应变。研究表明，超大且高度可控的弹性应变可以从根本上改变金刚石的体能带结构，包括带隙本征值的计算减少了2eV之多。
图1微晶单晶金刚石桥样品。
图2[101]方向的加载-卸载拉伸试验。
图3【100】-、【101】-、【111】取向DIA的统计拉伸结果。
微米级单晶金刚石桥结构非常适用于微机电系统、光子器件、量子信息处理器和微电子或纳米电子器件阵列。大而均匀的弹性应变应该会驱动带隙的变化，这一点已被DFT模拟和EELS测量所证实。同时，本研究突出了深弹性应变工程在光子学、电子学和量子信息技术中的巨大潜力。(正文：水生)
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