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鄭州華晶金剛石股份有限公司

鉆石:不僅僅只是珠寶

關鍵詞 鉆石 , CVD|2020-12-25 10:08:37|來源 量子認知
摘要 鉆石是一種由碳元素組成的單質晶體。鉆石美麗、稀有,是愛情和忠貞的象征,代表永恒不破的愛情,是人們常用的珠寶。在半導體行業(yè)中,硅在電子領域占據(jù)統(tǒng)治地位,但它的物理極限已接近尾聲。為了...

鉆石是一種由碳元素組成的單質晶體。鉆石美麗、稀有,是愛情和忠貞的象征,代表永恒不破的愛情,是人們常用的珠寶。

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       在半導體行業(yè)中,硅在電子領域占據(jù)統(tǒng)治地位,但它的物理極限已接近尾聲。為了更有效地為電網(wǎng)、機車甚至電動汽車供電,科學家正在將鉆石作為超寬帶隙半導體。
       鉆石被證明具有優(yōu)異的載流子遷移率、擊穿電場和導熱率的能力,這是電力、電子設備最重要的特性。在開發(fā)用于生長高質量單晶的化學氣相沉積(CVD)工藝之后,這尤其令人期望。
       勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的研究小組探索了這種人造鉆石的性能,這些鉆石的質量要高于天然鉆石。LLNL物理學家Paulius Grivickas說:“在電子產(chǎn)品中,您希望盡可能從純凈的材料開始,以便將其模制成具有所需性能的設備?!比鐖D所示由合成化學氣相沉積鉆石制成的光電導開關正在測試中。

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       在光電導器件中,電導率和頻率響應的最佳組合是通過引入雜質來實現(xiàn)的,該雜質可控制載流子復合壽命。研究人員發(fā)現(xiàn),在鉆石中,這種方法的一種廉價且簡便的替代方法是電子輻照,這種輻照是通過將晶格原子敲掉而產(chǎn)生復合缺陷的。
       研究人員說:“我們對自己說,'讓我們把這種純凈的高質量CVD鉆石接受照射,看看我們是否可以調整載體的壽命?!?“最終,我們確定了哪種輻射缺陷決定了載流子的壽命,以及該缺陷在技術上相關的溫度下如何退火的理解。”

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       以此方式生產(chǎn)的光電導金剛石開關可用于例如電網(wǎng)中,以控制電流和電壓浪涌,從而使設備無法正常工作。研究人員表示,當前的硅開關體積大而笨重,但是基于鉆石的開關可以用適合指尖的設備完成同樣的事情。
       該研究成果論文發(fā)表在最近的《應用物理通訊》上,搞研究還在能量輸送系統(tǒng)中得到了應用,該團隊證明了兆瓦級無線電頻率發(fā)電的可能性,這需要優(yōu)化鉆石的高頻響應。
       參考:Carrier recombination and diffusion in high-purity diamond after electron irradiation and annealing,Applied Physics Letters(2020).DOI: 10.1063/5.0028363

 

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