다이아몬드 반도체는 뛰어난 특성 덕분에 다양한 응용분야에서 개발되고 있다. 최근 몇 년 동안 증가하는 산업 수요를 충족하기 위해 다이아몬드 기판의 크기를 늘리고 품질을 개선하는 데 상당한 진전이 있었다. 고품질 (111) 다이아몬드 기판은 Nitrogen-Vacancy (NV) 중심을 포함하는 다이아몬드 양자 소자의 개발에 특히 많은 관심을 끌고 있다.
(111) 다이아몬드 기판은 양자 응용뿐만 아니라 다이아몬드 power device를 포함한 고성능 n형 다이아몬드 기반 장치를 달성하는 데에도 필수적으로 여겨진다. 그러나 큰 면적의 (111) 다이아몬드 기판을 만드는 것은 어렵고 성공은 제한적이었다.
지금까지 2mm 정사각형 크기의 소규모 (111) 다이아몬드 결정만 사용할 수 있었다. 게다가, 이 결정들은 twin Crystal로 알려진 결함발생이 보여지기 때문에 대구경 단결정 다이아몬드 기판의 생산에 큰 도전 과제를 제기했다.
Orbray가 20mmX20mm크기의 세계 최대 독립형 단결정 (111) 다이아몬드 기판 생산 기술을 개발하였다. 이 성과는 다이아몬드 기반 양자 장치와 전력장치를 발전시키는데 있어 중요한 단계를 의미한다.
Orbray는 2026년까지 대형 (111) 다이아몬드 기판을 상용화하는 것을 목표로 하고 있으며, 다이아몬드 반도체 소자를 주류로 만드는 데 중요한 부품인 n형 자립형 다이아몬드 기판 개발에도 적극적으로 나서고 있다.
이 회사는 2021년에 독자적인 스텝 플로우 성장법을 사용하여 고품질의 2인치(100) 독립형 다이아몬드 기판 (제품명: KENZAN Diamond)을 성공적으로 개발했다고 발표한 바 있다. 다이아몬드 결정 성장 기술을 기반으로 특별히 설계된 사파이어 기판을 활용하여 회사는 (111) 단결정 다이아몬드 self-standing 기판 개발을 진행해 왔다.
연구 결과 Twin defect 결함이 없는 20mm 정사각형 (111) 단결정 다이아몬드 자립 기판을 성공적으로 만들게 되었다. Orbray는 2026년까지 이 기술을 상용화할 계획이다.
