金剛石是一種特殊的材料，由于其有趣的性質(zhì)，在各個(gè)領(lǐng)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(xué)的褚智勤教授和林原教授、北京大學(xué)東莞光電研究院的王琦教授、南方科技大學(xué)的李攜曦在國際頂級(jí)期刊Nature發(fā)表題為《Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane》的研究論文，景紀(jì)祥、博士生Fuqiang Sun、王忠強(qiáng)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(xué)工程學(xué)院教授。2008年本科畢業(yè)于中國西北大學(xué)；2012年博士畢業(yè)于香港中文大學(xué)，隨后留校擔(dān)任博士后一年；2014-2016年在德國斯圖加特大學(xué)從事博士后研究，2018年加入香港大學(xué)。

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

林原，香港大學(xué)機(jī)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(xué)，2004年、2008年獲布朗大學(xué)碩士和博士學(xué)位，博士期間師從三院院士L.B. Freund。2008年加入香港大學(xué)。

林原教授的主要研究方向?yàn)樯锞酆衔锞W(wǎng)絡(luò)的力學(xué)、機(jī)械細(xì)胞可塑性、集體細(xì)胞遷移、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的新型設(shè)備。

王琦，北京大學(xué)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(xué)，并留校擔(dān)任博士后；曾在加拿大McGill大學(xué)從事博士后研究，現(xiàn)任職于北京大學(xué)東莞光電研究所。

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

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

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(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用等相關(guān)領(lǐng)域的研究，在國際學(xué)術(shù)期刊和國際會(huì)議論文集上累計(jì)發(fā)表學(xué)術(shù)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(qǐng)及授權(quán)美國及中國發(fā)明專利10余項(xiàng)。

在這里，作者證明使用膠帶進(jìn)行邊緣暴露剝離是一種簡單、可擴(kuò)展且可靠的方法，用于生產(chǎn)超薄且可轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)的微制造技術(shù)，其超柔性特性允許直接彈性應(yīng)變工程和變形傳感應(yīng)用，這是其笨重的同類膜無法實(shí)現(xiàn)的。

系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的商業(yè)化和金剛石時(shí)代的到來。

圖1：去角質(zhì)晶圓級(jí)金剛石膜

圖2：剝離金剛石膜的詳細(xì)表征

圖3：機(jī)械剝離金剛石膜的超光滑性

圖4：可穿戴電子應(yīng)用的柔性金剛石膜

圖5：影響機(jī)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(kuò)展的方法，使用粘性膠帶進(jìn)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(duì)于電子學(xué)、光子學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、量子技術(shù)和其他相關(guān)領(lǐng)域具有重要的商業(yè)化和應(yīng)用前景，特別是在高端材料和器件制造領(lǐng)域。

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