鉆石因其耀眼的美感而備受追捧，通常以精美的珠寶展示。但是，這種固體碳也因其出色的物理和電子特性而聞名。

在日本，金澤大學自然科學與技術研究生院的研究人員和筑波的AIST之間的合作，由Ryo Yoshida領導，使用水蒸氣退火形成原子級平坦的羥基封端的金剛石表面。

Diamond具有許多特性，使其在電子電源設備中的應用具有吸引力。然而，在肉眼看來完美的情況下，鉆石含有在原子水平上可觀察到的缺陷，這些缺陷會產生影響其如何應用于設備的獨特表面特性。

為了穩(wěn)定金剛石結構，使用使用氧氣或氫氣的表面終止。氫封端(H端接)金剛石表面包含二維空穴氣層(2DHG)，可實現(xiàn)高溫和高壓操作。氧封端的金剛石表面是通過H端接表面的表面氧化形成的，它可以去除碳氫(CH)鍵和2DHG，“但這會使金剛石表面變得粗糙并導致器件性能下降，”Norio Tokuda說。金澤大學。

為了克服這個問題，研究人員應用了水蒸氣退火工藝。它們始于(111)取向的高壓，高溫合成單晶金剛石Ib和IIa基板。通過微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)在Ib襯底上生長同質外延金剛石膜。為了獲得原子級平坦的H端接表面，將金剛石樣品暴露于MPCVD室中的H-等離子體。為了形成羥基封端的表面，對H-封端的金剛石樣品進行水蒸氣退火。退火處理在氮氣鼓泡通過電爐中的石英管中的超純水的氣氛下進行。

結果表明，在400℃以下的水蒸氣退火過程中CH鍵仍留在金剛石表面; 因此，檢測到2DHG。

“然而，在500°C以上的水蒸氣退火從金剛石表面去除了CH鍵，”Yoshida解釋說，“表明2DHG的消失。”

因此，結果表明水蒸氣退火可以去除2DHG，同時保持(111)取向的金剛石表面的表面形態(tài)。

“與去除2DHG的常規(guī)技術相比，例如濕化學氧化，”Tokuda說，“水蒸汽退火提供了保持原子級平坦表面的優(yōu)勢。”