鉆石因其耀眼的美感而備受追捧，通常以精美的珠寶展示。但是，這種固體碳也因其出色的物理和電子特性而聞名。

      在日本，由Kyo Yoshida領(lǐng)導(dǎo)的金澤大學(xué)自然科學(xué)與技術(shù)研究生院和筑波AIST的研究人員利用水蒸汽退火形成了原子級(jí)平坦的羥基封端金剛石表面。

      Diamond具有許多特性，使其在電子電源設(shè)備中的應(yīng)用具有吸引力。然而，雖然肉眼看起來很完美，但鉆石含有在原子水平上可觀察到的缺陷，這些缺陷會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的表面特性，影響它在設(shè)備中的應(yīng)用方式。

      為了穩(wěn)定金剛石結(jié)構(gòu)，使用使用氧氣或氫氣的表面終止。氫封端(H端接)金剛石表面包含二維空穴氣體層(2DHG)，可實(shí)現(xiàn)高溫和高壓操作。氧封端的金剛石表面是通過H端接表面的表面氧化形成的，它可以去除碳?xì)?CH)鍵和2DHG，“但這會(huì)使金剛石表面變得粗糙并導(dǎo)致器件性能下降，”Norio Tokuda說。金澤大學(xué)。

      為了克服這個(gè)問題，研究人員應(yīng)用了水蒸氣退火工藝。它們始于(111)取向的高壓，高溫合成單晶金剛石Ib和IIa基板。通過微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)在Ib基板上生長同質(zhì)外延金剛石膜。為了獲得原子級(jí)平坦的H端接表面，將金剛石樣品暴露于MPCVD室中的H-等離子體。為了形成羥基封端的表面，對(duì)H-封端的金剛石樣品進(jìn)行水蒸氣退火。退火處理在氮?dú)夥障略陔姞t中的石英管中通過超純水鼓泡。

      結(jié)果表明，在400℃以下的水蒸氣退火過程中，CH鍵保留在金剛石表面; 因此，檢測到2DHG。

      “然而，500°C以上的水蒸汽退火去除了金剛石表面的CH鍵，”Yoshida解釋說，“表明2DHG消失了?！?/p>

      因此，結(jié)果表明水蒸氣退火可以去除2DHG，同時(shí)保持(111)取向的金剛石表面的表面形態(tài)。

      “與去除2DHG的常規(guī)技術(shù)相比，例如濕化學(xué)氧化，”Tokuda說，“水蒸汽退火提供了保持原子級(jí)平坦表面的優(yōu)勢?！?/p>