Cuando los generadores de energía, como los molinos de viento y los paneles solares, transfieren electricidad a los hogares, empresas y la red eléctrica, pierden casi el 10 por ciento de la energía generada. Para abordar este problema, Los científicos están investigando nuevos circuitos semiconductores de diamante para hacer que los sistemas de conversión de energía sean más eficientes.

Un equipo de investigadores de Japón fabricó con éxito un circuito clave en sistemas de conversión de energía utilizando diamante hidrogenado (diamante H). demostraron que funciona a temperaturas de hasta 300 grados Celsius. Estos circuitos se pueden utilizar en dispositivos electrónicos basados ​​en diamantes que son más pequeños, más ligero y más eficiente que los dispositivos basados ​​en silicio. Los investigadores informan sus hallazgos esta semana en Letras de física aplicada .

Las propiedades del material del silicio lo convierten en una mala elección para circuitos de alta potencia, Dispositivos electrónicos de alta temperatura y alta frecuencia. "Para los generadores de alta potencia, El diamante es más adecuado para fabricar sistemas de conversión de energía con un tamaño pequeño y baja pérdida de energía. "dijo Jiangwei Liu, investigador del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón y coautor del artículo.

En el estudio actual, Los investigadores probaron la estabilidad de un circuito lógico NOR de diamante H a altas temperaturas. Este tipo de circuito, utilizado en computadoras, da una salida solo cuando ambas entradas son cero. El circuito constaba de dos transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET), que se utilizan en muchos dispositivos electrónicos, y en circuitos integrados digitales, como microprocesadores. En 2013, Liu y sus colegas fueron los primeros en informar sobre la fabricación de un MOSFET de diamante H en modo E.

Cuando los investigadores calentaron el circuito a 300 grados Celsius, funcionó correctamente, pero falló a 400 grados. Sospechan que la temperatura más alta hizo que los MOSFET se descompusieran. Sin embargo, se pueden lograr temperaturas más altas, ya que otro grupo informó el funcionamiento exitoso de un MOSFET de diamante H similar a 400 grados Celsius. Para comparacion, la temperatura máxima de funcionamiento para los dispositivos electrónicos basados ​​en silicio es de unos 150 grados.

En el futuro, los investigadores planean mejorar la estabilidad del circuito a altas temperaturas alterando los aislantes de óxido y modificando el proceso de fabricación. Esperan construir circuitos lógicos MOSFET de diamante H que puedan operar por encima de 500 grados Celsius y a 2,0 kilovoltios.

"El diamante es uno de los materiales semiconductores candidatos para la electrónica de próxima generación, específicamente para mejorar el ahorro de energía, "dijo Yasuo Koide, director del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales y coautor del artículo. "Por supuesto, para lograr la industrialización, es esencial desarrollar obleas de diamantes monocristalinos del tamaño de una pulgada y otros circuitos integrados basados ​​en diamantes ".