光电导钻石开关:钻石不仅仅适用于珠宝了

金刚石光电导电开关

由经测试的合成,化学气相沉积金刚石制成的光电导开关。信用:llnl.

谈到半导体行业时,硅在电子领域统治着国王,但它即将到来的物理限制。

为了更有效地动力电网,机车,甚至电动汽车,Lawrence Livermore国家实验室(LLNL)科学家正在转向钻石作为超宽的带隙半导体。

钻石已被证明具有卓越的载流子迁移率,断开电场和导热系数,是电力电子设备的最重要的特性。在开发化学气相沉积(CVD)方法以进行高质量单晶的生长后,它变得特别希望。

该团队探讨了这种综合制造的钻石的物业,其质量高于天然存在的钻石。“在电子产品中,您想要从作为纯材料开始的原样,所以您可以将其模糊到具有所需属性的设备中,”Llnl物理学家Paulius Grivickas表示,纸张出现的纸张应用物理字母

在光电导器中,通过引入杂质来实现导电性和频率响应的最佳组合,该杂质控制载体重组寿命。研究人员发现,在钻石中,这种方法的便宜且方便的替代方案是电子照射,其中通过将晶格原子敲出到位来产生重组缺陷。

“我们对自己说'让我们拍摄这个纯净的高质量CVD钻石,并照射它,看看我们是否可以定制运营机寿命,”“格里克斯说。“最终,我们宣誓了解哪些辐照缺陷对运营商寿命负责以及在技术相关的温度下的退火下的表现如何。”

这种方式产生的光电导钻石开关可以例如在电网中使用,以控制电流和电压浪涌,这可以炸出设备。GRIVICKAS表示,目前基于钻石的硅交换机可以用可以适合手指尖端的装置来实现相同的东西。

该研究还具有在能源交付系统中的应用,该团队展示了兆瓦级射频发电的可能性,这需要优化菱形的高频响应。

Livermore工程师Lars Voss和Adam Conway以及维尔纽斯大学的研究人员,位于白俄罗斯州立大学和白俄罗斯国家科学院在这项工作中合作。

Reference: “Carrier recombination and diffusion in high-purity diamond after electron irradiation and annealing” by P. Grivickas, P. Ščajev, N. Kazuchits, S. Lastovskii, L. F. Voss, A. M. Conway, A. Mazanik, O. Korolik, V. Bikbajevas and V. Grivickas, 14 December 2020,应用物理字母
DOI:10.1063 / 5.0028363

该研究由LLNL的实验室指导研发计划提供资金。

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