钻石半导体重大突破 日本Orbray成功开发30mm大面积钻石基板技术

钻石半导体重大突破，日本Orbray成功开发30mm大面积钻石基板技术。Orbray

日本精密零件与材料制造大厂Orbray株式会社宣布，在钻石半导体领域取得关键进展。该公司研发团队成功确立了30mm×30mm大面积、高品质（111）单晶钻石自立基板的制备技术，并解决了长期困扰业界的「孪晶（双晶）」生长难题。此研究论文已于2026年3月11日发表于应用物理领域权威国际期刊《Applied Physics Express》。
 
从20mm到30mm：突破尺寸极限

钻石被誉为「终极半导体」，具备高耐压、高热导率及高载子迁移率等优异特性。其中，（111）晶面因更易实现n型掺杂控制，并有利于量子传感器中NV中心（氮—空位中心）的自旋取向统一，被视为量子与电力电子领域的理想材料。

然而，（111）钻石在生长过程中极易产生孪晶，过去尺寸通常仅限于数mm。Orbray继2025年3月发布20mm 基板后，本次研究进一步将尺寸推升至30mm × 30mm的世界级水准。
 
关键技术亮点：控制蓝宝石基板倾斜角

本研究透过微波等离子体CVD法（化学气相沉积），在蓝宝石基板上的铱缓冲层进行钻石生长。研究团队发现，实现高品质结晶的关键在于：1. 台阶流生长（Step-flow growth）： 采用具有特定方向、大角度倾斜晶面的蓝宝石基板，能有效引导钻石晶体依序生长。

2. 抑制孪晶： 研究明确指出，朝向 〈11-20〉 的特定倾斜方向对于抑制孪晶至关重要。3. 结构验证： 经由X射线绕射测量，证实该30mm基板在整体范围内均为无孪晶的单晶结构。
 
未来展望：迈向极限环境与量子传感应用

Orbray表示，这项技术不仅推动了高耐压功率半导体的研发，也为高灵敏度量子传感器及极限环境电子元件奠定了材料基础。未来，Orbray将持续朝向扩大基板尺寸、提升结晶纯度，以及开发适用于元件制造的掺杂（Doping）基板技术迈进。
 
若欲了解更多关于（111）钻石基板之技术规格，请联系Orbray台湾授权合作夥伴：鸿浥科技有限公司 (Hong Year Technology)。