Nam Okhyeon教授团队引领下一代半导体技术
韩国工学大学8日表示，该校半导体工学部Nam Okhyun教授研究团队在作为下一代半导体材料而备受关注的金刚石晶圆领域取得了世界领先的研究成果。
韩国工学大学半导体工学部Nam Okhyeon教授研究团队。（自左至右）Gwak Taemyeong博士、Nam Okhyeon教授、Yu Geunho博士、Oh Seolyeong博士研究生。韩国工学大学提供
View original image此次研究首次在全球范围内成功地在r面蓝宝石基板上生长出“无孪晶缺陷（twin-free）的(111)面单晶金刚石”。
金刚石相比硅（Si）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）具有更宽的带隙、更高的热导率和优异的击穿电场强度，因此被称为“终极半导体”。
尤其是其出色的抗辐射性能，使其即便在宇宙·国防等极端环境中也能稳定发挥性能，被视为未来战略产业的核心材料。
然而，要在大面积上生长单晶金刚石晶圆在技术上极为困难，一直是全球尚未攻克的难题。
(111)面金刚石虽较以往主要研究的(100)面具有更优异的半导体特性，但在生长过程中由于两个晶域之间的竞争，极易产生孪晶（twin）缺陷，从而难以实现高质量生长。
韩国工学大学Nam Okhyun教授研究团队为克服这一局限，利用低对称性的r面蓝宝石基板，引导金刚石以单一晶域方式生长，从而实现了完全无孪晶缺陷的(111)面单晶金刚石。
此次(111)面单晶成果不仅在电力电子器件领域具有重要意义，在量子传感、量子通信和量子计算等应用领域也将产生巨大影响。在(111)面基板上，氮-空位（NV）中心更易实现有利的取向排列，可提升光子提取效率和信噪比，这将进一步提高晶圆级量子器件集成时器件间的均一性和良品率。
此外，研究团队还在(100)面金刚石上成功实现了直径2英寸单晶金刚石的生长，在(111)面和(100)面两个方向均取得了重要进展，为大面积金刚石晶圆的开发开辟了新的可能性。
核心开发人员Gwak Taemyeong博士表示：“此次成果是我国在金刚石半导体领域跃升至世界领先位置的重要里程碑。”
Nam Okhyun教授表示：“我们将同步推进晶圆的大面积化和高品质化，使韩国的金刚石技术不仅在未来功率半导体领域，而且在宇宙·国防等极端环境用下一代半导体及量子技术市场中抢占先机。”
他接着补充称：“包括金刚石在内的宽禁带（WBG）半导体是各国被归类为战略资产的核心材料，掌握国产化技术直接关系到国家竞争力。此次成果对于韩国确立自主的金刚石材料技术实力具有重要意义。”
本研究在产业通商资源部“炼金术士（Alchemist）”项目和科学技术信息通信部纳米材料技术开发事业（未来技术研究室）的支持下完成。
研究成果作为封面论文发表于国际权威学术期刊《Diamond and Related Materials》在线版（2025年9月20日，DOI: 10.1016/j.diamond.2025.112857），所开发的源头技术已在美国、日本、欧洲、中国等主要国家完成专利申请，证明了其在全球范围内的技术竞争力。
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