近日，日本安達(dá)滿納米奇精密寶石有限公司（Adamant Namiki Precision Jewel Co. Ltd.）宣布成功開發(fā)了超高純度 2 英寸金剛石晶圓的量產(chǎn)方法。
圖? 4mm×4mm 晶片（左）和2英寸（55mm直徑）超高純金剛石晶片（右）
這種超高純度金剛石含有不超過(guò) 3 ppb（十億分之一）的氮原子，這是量子計(jì)算機(jī)、量子存儲(chǔ)器和量子傳感設(shè)備等量子應(yīng)用所需的。新開發(fā)的金剛石晶片直徑為 2 英寸（約 55 毫米），遠(yuǎn)大于目前可用的 4 mm×4 mm晶片。這項(xiàng)新技術(shù)有望推動(dòng)量子應(yīng)用的發(fā)展。Adamant Namiki 計(jì)劃在 2023 年將該產(chǎn)品商業(yè)化。
2021 年 9 月 9 日，Adamant Namiki與佐賀大學(xué)合作，使用獨(dú)特的階梯式流程方法成功生產(chǎn)了直徑為 2 英寸的晶圓（商品名：KENZAN Diamond?）。然而，該方法利用氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)了適合大規(guī)模生產(chǎn)的高生長(zhǎng)速率，但留下了幾 ppm（百萬(wàn)分之幾）的氮雜質(zhì)，影響量子應(yīng)用。從那時(shí)起，Adamant Namiki 改進(jìn)了其生產(chǎn)方法，以實(shí)現(xiàn)其超高純度 2 英寸金剛石的氮含量不超過(guò) 3 ppb，使其適用于量子應(yīng)用。
相比之下，含氮不超過(guò) 3 ppb 的市售超高純度金剛石晶片只有 4mm×4mm。雖然這種晶圓尺寸可以用于基礎(chǔ)研究，但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)太小了。Adamant Namiki 開發(fā)了一種新的 2 英寸金剛石晶圓量產(chǎn)技術(shù)，幾乎消除了晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的氮污染，從而實(shí)現(xiàn)了超高純度。理論上，一塊 2 英寸的金剛石晶片可以提供足夠的量子存儲(chǔ)器來(lái)記錄 10 億張藍(lán)光光盤。這相當(dāng)于一天內(nèi)分布在全球的所有移動(dòng)數(shù)據(jù)。
Adamant Namiki 計(jì)劃開發(fā)包括拋光技術(shù)在內(nèi)的外圍技術(shù)，為 2023 年的商業(yè)生產(chǎn)做準(zhǔn)備。這將大大加快對(duì)使用大直徑金剛石晶片的量子器件的研究。
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