鑽石薄膜可能成為高功率電子器件的基礎

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鑽石長期以來一直是女孩最好的朋友,但現在鑽石也可能贏得電氣工程師的青睞。根據發表在最新一期Science雜誌上的一份報告,研究人員已成功製造出具有與矽相似特性的合成金剛石薄膜。劍橋大學的 Gehan A. J. Amaratunga 在一篇隨附的評論中思考道,這些結果“可能是碳電子學的一個分水嶺”。

基於金剛石的電子器件將優於其矽 counterparts,因為金剛石表現出更高的耐熱性和令人難以置信的硬度。但天然金剛石有太多的缺陷和雜質,不能用作半導體。儘管科學家自 1955 年以來就能夠製造合成金剛石,但目前的技術製造出的金剛石由許多小晶體組成。這些晶體之間的邊界會干擾電子流動,並且迄今為止阻礙了基於碳的電子裝置的發展。在這項新工作中,瑞典 ABB 集團服務中心的 Jan Isberg 和他的同事們改進了一種現有的金剛石製造技術,稱為微波等離子體化學氣相沉積。他們在另一顆金剛石的頂部生長了他們的薄膜,這有助於薄膜碳原子的排列。透過新增乙硼烷氣體(氫氣和硼的混合物),研究人員在晶體結構中引入了“空穴”,使電子可以不受阻礙地流動。實際上,該團隊發現他們的薄膜具有遷移率值(衡量電流流動),這是迄今為止測得的金剛石的最高值。作者寫道,研究結果“代表著朝著實現可行的金剛石電子器件邁出的重要一步”。

即使該工藝可以成功擴大規模用於工業化,金剛石晶片也不太可能取代今天的矽晶片。相反,它們很可能被開發用於雷達或衛星等特殊應用,這些應用需要在高溫下實現高功率效能。

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