ダイヤモンドベース半導体すぐにシリコンを交換し、エネルギーとエレクトロニクス用の強力でコンパクトなデバイスを可能にします。
半導体業界に関しては、シリコンはエレクトロニクス分野で王として君臨していますが、物理的な限界の終わりに近づいています。
ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）の科学者は、電気網、機関車、さらには電気自動車をより効果的に駆動するために、超幅のバンドギャップ半導体としてダイヤモンドに目を向けています。
ダイヤモンドは、優れたキャリアの可動性を持ち、電界と熱導電率を分解し、電子機器を電力するための最も重要な特性であることが示されています。高品質の単結晶の成長のための化学蒸気堆積（CVD）プロセスの開発後、特に望ましいものになりました。
合成ダイヤモンドは純度と性能を提供します
チームは、自然に発生するダイヤモンドよりも高品質のこのような合成製造されたダイヤモンドの特性を調査しました。 「エレクトロニクスでは、できるだけ純粋な素材から始めたいので、それを望ましいプロパティのあるデバイスに形作ることができます」と、LLNLの物理学者Paulius Grivickasは言いました。適用された物理文字。
光伝導デバイスでは、導電率と周波数応答の最良の組み合わせは、キャリアの再結合の寿命を制御する不純物を導入することによって達成されます。研究者は、ダイヤモンドでは、このアプローチに代わる安価で簡単な代替品は、格子原子を場違いにノックすることによって組換え欠陥が作成される電子照射であることを発見しました。
「私たちは自分自身に言った。「この純粋な高品質のCVDダイヤモンドを取り、照射して、キャリアの寿命を調整できるかどうかを確認しましょう」とGrivackasは言いました。 「最終的に、私たちは、どの照射欠損がキャリアの寿命に関与しているか、および技術的に関連する温度でのアニーリングの下でどのように欠陥が振る舞うかを理解しました。」
コンパクトなダイヤモンドスイッチは、電源グリッドに革命をもたらす可能性があります
この方法で生成された光伝導ダイヤモンドスイッチは、たとえば電源グリッドで使用して電流と電圧の急増を制御し、機器を揚げることができます。現在のシリコンスイッチは大きくてかさばっていますが、ダイヤモンドベースのスイッチは、指の先端に収まるデバイスで同じことを達成できます、とグリビカは言いました。
この研究には、チームがメガワットクラスの無線周波数発電の可能性を実証したエネルギーデリバリーシステムにもアプリケーションがあり、ダイヤモンドの高周波応答の最適化が必要です。
リバモアのエンジニアLars VossとAdam Conway、およびリトアニアのVilnius University、Belarusian State University、およびベラルーシの国立科学アカデミーの研究者は、この作業で協力しました。
参照：「電子照射とアニーリング後の高純度ダイヤモンドにおけるキャリアの組換えと拡散」。適用された物理文字。
doi：10.1063/5.0028363
この研究は、LLNLの研究室指向研究開発プログラムによって資金提供されました。
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