钻石因其无与伦比的硬度、优秀的导热性能以及能够容纳量子友好缺陷的能力，在先进技术领域倍受珍视。然而，正是这些特性让钻石变得难以加工。无论是量子传感器、功率电子学还是热管理技术，工程师和研究人员都需要将它加工成超薄、超光滑的薄层，然而传统的如激光切割和抛光等技术，往往会损伤材料表面或产生缺陷。

一种名为离子注入和剥离的方法能通过高能碳离子轰击钻石基底，将钻石中的薄层与较大的晶体分离。该过程在钻石基底下特定深度处创建了一个损伤层，这个层次的晶格结构被打乱。该损伤层实际上就像一个缝隙：通过高温退火，它会变成光滑的石墨，从而可以将上面的钻石层一次性剥离出一个统一的、超薄的晶片。

然而，稻米大学的一支研究团队已经开发出了一种更简单高效的剥离方式。他们发现，在离子注入之后在基底上额外生长一层钻石，就足以将损伤层转化为类似石墨的结构，从而避免了高温退火过程。

据《高级功能材料》上发表的一项研究显示，这种改良技术制造出的钻石薄膜比原始基底更纯净，且在过程中基底受到的损伤极小，可以复用，使整个过程资源高效且可扩展。

研究人员表示，通过在基底上生长新的钻石层来实现转化，使用了微波等离子体化学气相沉积的方法，这种方法能够在基底表面沉积新的钻石材料，与下面的晶体完美对齐。研究团队假设，生长过程本身的条件足以推动隐藏的损伤层转化为石墨，无需额外加热。

通过结合传输电子显微镜、电子能量损失光谱、拉曼光谱和光致发光映射，该团队详细检查了钻石基底、隐藏损伤层和新生长膜之间的界面是如何在钻石生长过程中演变的。

该方法的简化和可持续性的提升，有望推动基于钻石的变革性技术的发展。此发现是稻米大学与美国陆军研究实验室长期合作取得的重大成果之一。

研究得到了美国陆军研究办公室、国家科学基金会、美国空军科学研究办公室、W. M. Keck基金会、斯隆研究奖学金、圣保罗研究基金会、巴西科学技术发展委员会和巴西高等教育人员培养协调会的支持。

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