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砂带:钻石:不仅仅只是珠宝

2021-02-01 河南圣叠磨具 次阅读

钻石是一种由碳元素组成的单质晶体。钻石美丽、稀有,是爱情和忠贞的象征,代表永恒不破的爱情,是人们常用的珠宝。

在半导体行业中,硅在电子领域占据统治地位,但它的物理极限已接近尾声。为了更有效地为电网、机车甚至电动汽车供电,科学家正在将钻石作为超宽带隙半导体。

钻石被证明具有优异的载流子迁移率、击穿电场和导热率的能力,这是电力、电子设备最重要的特性。在开发用于生长高质量单晶的化学气相沉积(CVD)工艺之后,这尤其令人期望。

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劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究小组探索了这种人造钻石的性能,这些钻石的质量要高于天然钻石。LLNL物理学家Paulius Grivickas说:“在电子产品中,您希望尽可能从纯净的材料开始,以便将其模制成具有所需性能的设备。”如图所示由合成化学气相沉积钻石制成的光电导开关正在测试中。

在光电导器件中,电导率和频率响应的最佳组合是通过引入杂质来实现的,该杂质可控制载流子复合寿命。研究人员发现,在钻石中,这种方法的一种廉价且简便的替代方法是电子辐照,这种辐照是通过将晶格原子敲掉而产生复合缺陷的。

研究人员说:“我们对自己说,'让我们把这种纯净的高质量CVD钻石接受照射,看看我们是否可以调整载体的寿命。” “最终,我们确定了哪种辐射缺陷决定了载流子的寿命,以及该缺陷在技术上相关的温度下如何退火的理解。”

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以此方式生产的光电导金刚石开关可用于例如电网中,以控制电流和电压浪涌,从而使设备无法正常工作。研究人员表示,当前的硅开关体积大而笨重,但是基于钻石的开关可以用适合指尖的设备完成同样的事情。

该研究成果论文发表在最近的《应用物理通讯》上,搞研究还在能量输送系统中得到了应用,该团队证明了兆瓦级无线电频率发电的可能性,这需要优化钻石的高频响应。

参考: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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