‌研究背景‌
金刚石凭借超宽禁带（5.45 eV）、高热导率（22 W/cm·K）及高载流子迁移率（空穴3800 cm²/V·s，电子4500 cm²/V·s），被公认为高频/大功率器件的"终极半导体"材料。(110)晶面因在氢终端器件和n型掺杂中的独特优势备受关注，但其同质外延生长研究长期处于空白。

‌核心突破‌
西安电子科技大学郝跃院士团队张进成、张金风教授在《Applied Surface Science》发表研究成果，首次实现扩大化生长的(110)金刚石单晶，并揭示其生长机理。关键技术进展包括：

1. ‌生长条件优化‌
采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）系统，调控甲烷浓度（4%最佳）并引入0.5%氧气，使生长速率达16.6 μm/h，同时抑制石墨相生成，降低氮缺陷密度。

2. ‌双基团反应机制‌
首次发现CH与C2基团协同作用：低甲烷浓度时C2主导反应，高浓度时CH作用增强，使(110)取向生长速率达(100)晶面的2倍。

3. ‌几何演变规律‌
100小时外延生长中，晶体顶面从5×5 mm扩展至7.03×8.12 mm，因(100)晶面侧向生长形成脊状结构，最终演变为"火山口"形貌（厚度3.1 mm），切割后单晶片有效面积提升75%。

4. ‌缺陷控制突破‌
XRD分析显示外延层半高宽（FWHM）较衬底降低1/3，证实位错密度显著下降。研究发现(100)晶面侧向扩展可有效抑制缺陷传播。

‌应用前景‌
该研究填补了(110)金刚石外延生长空白，为5G通信、航天器件及量子计算领域提供了新材料解决方案。通过优化生长参数与衬底结构，有望加速金刚石半导体规模化应用进程。