En ce qui concerne l'industrie des semi-conducteurs, le silicium a régné en roi dans le domaine de l'électronique, mais il arrive au bout de ses limites physiques.

Pour alimenter plus efficacement le réseau électrique, des locomotives et même des voitures électriques, Les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) se tournent vers le diamant en tant que semi-conducteur à bande interdite ultra-large.

Il a été démontré que Diamond a une mobilité de transporteur supérieure, briser le champ électrique et la conductivité thermique, les propriétés les plus importantes pour alimenter les appareils électroniques. Il est devenu particulièrement souhaitable après le développement d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) pour la croissance de monocristaux de haute qualité.

L'équipe a exploré les propriétés de ces diamants synthétiques qui sont de meilleure qualité que les diamants naturels. "En électronique, vous voulez partir d'un matériau aussi pur que possible afin de pouvoir le mouler dans un appareil avec les propriétés souhaitées, " a déclaré le physicien du LLNL Paulius Grivickas, auteur principal d'un article paru dans Lettres de physique appliquée .

Dans les dispositifs photoconducteurs, la meilleure combinaison de conductivité et de réponse en fréquence est obtenue en introduisant des impuretés, qui contrôlent les durées de vie de recombinaison des porteurs. Les chercheurs ont découvert que dans le diamant, une alternative bon marché et facile à cette approche est l'irradiation d'électrons où des défauts de recombinaison sont créés en délogeant les atomes du réseau.

"Nous nous sommes dit 'prenons ce diamant CVD pur de haute qualité et irradions-le pour voir si nous pouvons adapter la durée de vie du porteur, ' », a déclaré Grivackas. « Finalement, nous avons déterminé quel défaut d'irradiation est responsable de la durée de vie des porteurs et comment le défaut se comporte-t-il sous recuit à des températures technologiquement pertinentes."

Des interrupteurs diamantés photoconducteurs produits de cette manière peuvent être utilisés, par exemple, dans le réseau électrique pour contrôler les surtensions et les surtensions, qui peut griller l'équipement. Les commutateurs au silicium actuels sont gros et encombrants, mais ceux à base de diamant peuvent accomplir la même chose avec un appareil qui pourrait tenir sur le bout d'un doigt, dit Grivickas.

La recherche a également des applications dans les systèmes de distribution d'énergie où l'équipe a démontré la possibilité d'une génération d'énergie par radiofréquence de classe mégawatt, ce qui nécessite l'optimisation de la réponse haute fréquence du diamant.