Самые чистые алмазы, содержащие только углерод, встречаются в природе крайне редко – 2% из 100 найденных алмазов. Остальные природные алмазы содержат примеси, в основном азот, затрудняющие их применение в электронике.
Специалистам из России удалось усовершенствовать технологию, позволяющую воссоздать условия, аналогичные природным, и выращивать самые чистые и большие безазотные алмазы, относящиеся к редкому типу IIa.
В 2022 году инженерам инновационной компании АО «Диатек», были выращены кристаллы типа IIa весом почти 60 каратов. Сегодня на новой площадке компании в городе Кимры Тверской области, был установлен новый рекорд роста синтетического алмаза - 92,23 карата. В процессе роста, длившемся 530 часов, был получен кристалл весом 92,23 карата, его линейные размеры составили 28х26х15 мм.
Предприятие «Диатек» является самым крупным предприятием в Европе, которое специализируется на выращивании особо чистых алмазов методом HPHT. Оснащение самым современным оборудованием и фокусировка на совершенствовании технологии роста как моно-, так и поликристаллов, используемых в различных отраслях промышленности, позволили установить новый рекорд. Генеральный директор АО «Диатек» Эдуард Городецкий отметил: «Помимо развития технологии выращивания кристаллов с целью повышения технологического суверенитета России, специалисты нашей группы компаний активно занимаются вопросами легирования выращиваемых алмазов. Это направление работы открывает для России уникальные возможности развития алмазной электроники, которая всё более востребована в мире».
Что касается рекордного 92-каратного кристалла, по словам Городецкого, судьба кристалла будет в корне отличаться от предшественников, ограненных в бриллианты для ювелирного производства. Результаты анализа кристалла и его характеристики показали, что из этого алмаза возможно получение многосекторной монокристаллической пластины рекордных размером или нескольких односекториальных пластин меньшего размера. Стоит отметить, что алмазных пластин с такими впечатляющими размерами в мире крайне мало и они очень востребованы на рынке. Стоимость такой пластины может превышать десятки тысяч долларов. По словам гендиректора АО «Диатек», изготовление монокристальной пластины таких размеров даст возможность, совместно с ведущими научными институтами России, клонировать материнскую подложку в CVD реакторах.
«Особо крупные пластины, полученные методом CVD, позволят провести ряд промышленно важных исследований. В том числе, апробировать полный цикл производства полупроводниковых приборов на монокристаллических алмазных подложках. Технология стабильного получения крупных монокристаллических алмазных пластин позволит быстро занять лидирующие места в мире» - отметил Городецкий.
По мнению экспертов отрасли, пластины с такими характеристиками позволят России изучить возможность использования алмазных окон большого размера для разных типов лазеров и рентгеновской оптики. Более того, получение крупных монокристаллических пластин открывает возможность для выращивания монокристаллических подложек с диаметром 50-100 мм при мозаичном росте в CVD процессе. Подложки такого размера являются стандартом в электронной промышленности. Все технологические установки, применяемые в микроэлектронике, рассчитаны на применение подложек стандартных размеров. Следовательно, достижение алмазными подложками размеров более 2 дюймов позволит получать на их основе приборные структуры, в том числе, эпитаксиальные структуры карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN), используемые в транзисторах СВЧ и силовой электронике, без существенной перестройки технологического процесса. Подобные транзисторы, на текущий момент, являются передовым рубежом мировых разработок в области электроники.
Галина Семенова, шеф-редактор Российского бюро Rough&Polished
