金剛石是一種特殊的材料，由于其有趣的性質(zhì)，在各個領域都具有巨大的潛力。然而，盡管在過去的幾十年里付出了巨大的努力，但生產(chǎn)大量廣泛使用的超薄金剛石膜，仍然具有挑戰(zhàn)性。

2024年12月18日，香港大學的褚智勤教授和林原教授、北京大學東莞光電研究院的王琦教授、南方科技大學的李攜曦在國際頂級期刊Nature發(fā)表題為《Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane》的研究論文，景紀祥、博士生Fuqiang Sun、王忠強為論文共同第一作者，褚智勤教授、林原教授、王琦教授、李攜曦為論文共同通訊作者。

褚智勤，香港大學工程學院教授。2008年本科畢業(yè)于中國西北大學；2012年博士畢業(yè)于香港中文大學，隨后留校擔任博士后一年；2014-2016年在德國斯圖加特大學從事博士后研究，2018年加入香港大學。

褚智勤教授團隊目前主要的研究方向包括量子傳感與探測、生物物理、生物力學和生物光子學的相關研究，曾在物理學、生物醫(yī)學、材料科學、光子學和生物學交叉研究領域發(fā)表多篇高影響力論文。

林原，香港大學機械工程系教授。2000年和2001年分別本科、碩士畢業(yè)于清華大學，2004年、2008年獲布朗大學碩士和博士學位，博士期間師從三院院士L.B. Freund。2008年加入香港大學。

林原教授的主要研究方向為生物聚合物網(wǎng)絡的力學、機械細胞可塑性、集體細胞遷移、生物醫(yī)學應用的新型設備。

王琦，北京大學東莞光電研究所教授、副院長。博士畢業(yè)于英國謝菲爾德大學，并留校擔任博士后；曾在加拿大McGill大學從事博士后研究，現(xiàn)任職于北京大學東莞光電研究所。

王琦教授主要研究半導體材料生長、器件制備與性能，發(fā)表論文100余篇，申請和授權國內(nèi)外專利近90件。

李攜曦，南方科技大學深港微電子學院助理教授。2009年、2013年在香港大學獲得學士和博士學位，2013-2016年先后在麥吉爾大學和香港大學從事博士后研究，隨后加入香港大學，2019年入職南方科技大學。

李攜曦博士主要從事氮化鎵器件的微納制造、集成光電器件的設計、制造與應用等相關領域的研究，在國際學術期刊和國際會議論文集上累計發(fā)表學術論文120余篇，其中以第一作者或通訊作者發(fā)表SCI論文50余篇。申請及授權美國及中國發(fā)明專利10余項。

在這里，作者證明使用膠帶進行邊緣暴露剝離是一種簡單、可擴展且可靠的方法，用于生產(chǎn)超薄且可轉移的多晶金剛石膜。

該方法能夠大規(guī)模生產(chǎn)大面積（2英寸晶圓）、超薄（亞微米厚度）、超平坦（亞納米表面粗糙度）和超柔性（360°可彎曲）金剛石膜。這些高質(zhì)量的膜具有平坦的工作表面，支持標準的微制造技術，其超柔性特性允許直接彈性應變工程和變形傳感應用，這是其笨重的同類膜無法實現(xiàn)的。

系統(tǒng)的實驗和理論研究表明，剝離膜的質(zhì)量取決于剝離角度和膜厚度，因此可以在最佳操作窗口內(nèi)穩(wěn)健地生產(chǎn)基本完整的金剛石膜。

這種一步法，為高品質(zhì)金剛石膜的大規(guī)模生產(chǎn)開辟了新途徑，有望加速電子、光子學等相關領域的商業(yè)化和金剛石時代的到來。

圖1：去角質(zhì)晶圓級金剛石膜

圖2：剝離金剛石膜的詳細表征

圖3：機械剝離金剛石膜的超光滑性

圖4：可穿戴電子應用的柔性金剛石膜

圖5：影響機械剝離金剛石膜質(zhì)量的因素

綜上，在這篇論文中，作者介紹了一種簡單、可擴展的方法，使用粘性膠帶進行邊緣暴露剝離，以大規(guī)模生產(chǎn)超薄、超平坦、超柔性的多晶金剛石膜。該研究能夠制造出大面積（2英寸晶圓）、超薄（亞微米厚度）、超平坦（亞納米表面粗糙度）和超柔性（360°可彎曲）的金剛石膜，這對于電子學、光子學、力學、熱學、聲學、量子技術和其他相關領域具有重要的商業(yè)化和應用前景，特別是在高端材料和器件制造領域。

Jing, J., Sun, F., Wang, Z.?et al.?Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane.?Nature?636, 627–634 (2024).?