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钻石长期以来一直是女孩最好的朋友,但现在钻石也可能赢得电气工程师的青睐。根据发表在最新一期Science杂志上的一份报告,研究人员已成功制造出具有与硅相似特性的合成金刚石薄膜。剑桥大学的 Gehan A. J. Amaratunga 在一篇随附的评论中思考道,这些结果“可能是碳电子学的一个分水岭”。
基于金刚石的电子器件将优于其硅 counterparts,因为金刚石表现出更高的耐热性和令人难以置信的硬度。但天然金刚石有太多的缺陷和杂质,不能用作半导体。尽管科学家自 1955 年以来就能够制造合成金刚石,但目前的技术制造出的金刚石由许多小晶体组成。这些晶体之间的边界会干扰电子流动,并且迄今为止阻碍了基于碳的电子设备的发展。在这项新工作中,瑞典 ABB 集团服务中心的 Jan Isberg 和他的同事们改进了一种现有的金刚石制造技术,称为微波等离子体化学气相沉积。他们在另一颗金刚石的顶部生长了他们的薄膜,这有助于薄膜碳原子的排列。通过添加乙硼烷气体(氢气和硼的混合物),研究人员在晶体结构中引入了“空穴”,使电子可以不受阻碍地流动。实际上,该团队发现他们的薄膜具有迁移率值(衡量电流流动),这是迄今为止测得的金刚石的最高值。作者写道,研究结果“代表着朝着实现可行的金刚石电子器件迈出的重要一步”。
即使该工艺可以成功扩大规模用于工业化,金刚石芯片也不太可能取代今天的硅芯片。相反,它们很可能被开发用于雷达或卫星等特殊应用,这些应用需要在高温下实现高功率性能。