Алмазная электроника готова вытеснить кремниевую

Новое достижение в области технологии позволит создать электронные компоненты из алмазов. Они будут обладать великолепными качественными характеристиками, по сравнению с существующими - кремниевыми, и смогут найти применение в таких областях, как радиолокация и системы спутниковой связи.

Алмазы давно интересовали ученых, поскольку могут стать реальной заменой кремнию. Они прочнее и обладают большей стойкостью к воздействию высоких температур, что крайне важно для работы при больших уровнях потребления энергии и в области высоких частот. Например, кремниевые компоненты начинают работать ненадежно уже при 150^oC, в то время как элементы на алмазной основе смогут функционировать при температурах, превышающих 400^oC.

Как и в кремний, в алмаз можно вводить примеси, позволяющие изменить его электропроводность. Однако естественные алмазы содержат слишком много примесей, в то время как синтетические алмазы состоят из множества мелких кристалликов, границы между которыми препятствуют свободному перемещению электронов.

Для создания монокристаллической алмазной пленки была использована технология, получившая название "микроволновое плазменное осаждение паров химических элементов". Атомы углерода из газообразного метана осаждаются на подложке, образуя кристалл алмаза. В предыдущих попытках осаждения углерода на кремниевую подложку образовывалась пленка, состоящая из большого количества маленьких кристаллов. Одной из "хитростей", использованных в новой технологии, стало использование в качестве подложки также алмазной пластинки, квадратной формы размером 4 мм. Она создается из графита под действием высоких давлений и температур. Затем поверхность искусственного алмаза тщательно полируется, и на ней осаждается тонкая монокристаллическая алмазная пленка. В качестве примеси использовалось небольшое количество бора, с помощью которого алмаз из изолятора превращался в полупроводник. При исследовании пленки выяснилось, что мобильность носителей в нем значительно выше, чем в других аналогичных материалах - в частности, в карбиде углерода или нитриде галлия.

Несмотря на высокую пока что стоимость, алмазная электроника уже сейчас сможет найти применение в отдельных специализированных областях, где требуется элементная база с исключительно высокими характеристиками. Алмазные электронные компоненты радаров смогут передавать мощность в 100 раз большую, чем аналогичные кремниевые. На их основе можно создавать приборы для космических кораблей, которые смогут работать при очень высоких температурах, а также усовершенствованные дисплеи с плоскими экранными панелями. Их способность работать при высоких температурах, а также механическая прочность, позволят создать миниатюрные и быстрые микропроцессоры.

Источник: по материалам журнала New Scientist.