Tecnologia
L’impiego del diamante nell’elettronica
Il diamante ha dimostrato di possedere una mobilità portante superiore e di essere in grado di abbattere il campo elettrico e la conduttività termica: le proprietà più importanti per alimentare i dispositivi elettronici.
È diventato particolarmente desiderabile dopo lo sviluppo di un processo di deposizione chimica da vapore (CVD) per la crescita di cristalli singoli di alta qualità. Il team ha esplorato le proprietà di questi diamanti sintetici di qualità superiore rispetto a quelli naturali.
“Nell’elettronica si desidera partire dal materiale più puro possibile in modo da poterlo modellare in un dispositivo con le proprietà desiderate“, ha detto il fisico dell’LLNL Paulius Grivickas, autore principale di un articolo apparso su Applied Physics Letters. Nei dispositivi fotoconduttori, la migliore combinazione di conduttività e risposta in frequenza si ottiene introducendo impurità, che controllano la durata della ricombinazione del portatore.
I ricercatori hanno scoperto che nel diamante, un’alternativa economica e facile a questo approccio è l’irradiazione elettronica in cui i difetti di ricombinazione vengono creati facendo cadere gli atomi del reticolo fuori posto. “Ci siamo detti: prendiamo questo diamante CVD puro di alta qualità e irradiamolo per vedere se possiamo adattare la durata del vettore”, ha detto Grivackas. “Alla fine, abbiamo individuato la comprensione di quale difetto di irradiazione è responsabile della durata del vettore e come si comporta il difetto durante la ricottura a temperature tecnologicamente rilevanti”.
Gli interruttori fotoconduttivi a diamante prodotti in questo modo possono essere utilizzati, ad esempio, nella rete elettrica per controllare picchi di corrente e tensione, che possono friggere l’apparecchiatura. Gli attuali interruttori in silicone sono grandi e ingombranti, ma quelli a base di diamanti possono fare la stessa cosa con un dispositivo che potrebbe stare sulla punta di un dito, ha detto Grivickas.
La ricerca ha anche applicazioni nei sistemi di fornitura di energia in cui il team ha dimostrato la possibilità di una generazione di potenza a radiofrequenza di classe megawatt, che richiede l’ottimizzazione della risposta ad alta frequenza del diamante. Hanno collaborato a questo lavoro gli ingegneri di Livermore Lars Voss e Adam Conway, nonché ricercatori dell’Università di Vilnius in Lituania, dell’Università statale bielorussa e dell’Accademia nazionale delle scienze in Bielorussia.
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