鑽石半導體重大突破 日本Orbray成功開發30mm大面積鑽石基板技術

鑽石半導體重大突破，日本Orbray成功開發30mm大面積鑽石基板技術。Orbray

日本精密零件與材料製造大廠Orbray株式會社宣布，在鑽石半導體領域取得關鍵進展。該公司研發團隊成功確立了30mm×30mm大面積、高品質（111）單晶鑽石自立基板的製備技術，並解決了長期困擾業界的「孿晶（雙晶）」生長難題。此研究論文已於2026年3月11日發表於應用物理領域權威國際期刊《Applied Physics Express》。
 
從20mm到30mm：突破尺寸極限

鑽石被譽為「終極半導體」，具備高耐壓、高熱導率及高載子遷移率等優異特性。其中，（111）晶面因更易實現n型摻雜控制，並有利於量子感測器中NV中心（氮—空位中心）的自旋取向統一，被視為量子與電力電子領域的理想材料。

然而，（111）鑽石在生長過程中極易產生孿晶，過去尺寸通常僅限於數mm。Orbray繼2025年3月發布20mm 基板後，本次研究進一步將尺寸推升至30mm × 30mm的世界級水準。
 
關鍵技術亮點：控制藍寶石基板傾斜角

本研究透過微波等離子體CVD法（化學氣相沉積），在藍寶石基板上的銥緩衝層進行鑽石生長。研究團隊發現，實現高品質結晶的關鍵在於：1. 台階流生長（Step-flow growth）： 採用具有特定方向、大角度傾斜晶面的藍寶石基板，能有效引導鑽石晶體依序生長。

2. 抑制孿晶： 研究明確指出，朝向 〈11-20〉 的特定傾斜方向對於抑制孿晶至關重要。3. 結構驗證： 經由X射線繞射測量，證實該30mm基板在整體範圍內均為無孿晶的單晶結構。
 
未來展望：邁向極限環境與量子感測應用

Orbray表示，這項技術不僅推動了高耐壓功率半導體的研發，也為高靈敏度量子感測器及極限環境電子元件奠定了材料基礎。未來，Orbray將持續朝向擴大基板尺寸、提升結晶純度，以及開發適用於元件製造的摻雜（Doping）基板技術邁進。
 
若欲瞭解更多關於（111）鑽石基板之技術規格，請聯繫Orbray台灣授權合作夥伴：鴻浥科技有限公司 (Hong Year Technology)。