Cuando se trata de la industria de los semiconductores, el silicio ha reinado en el campo de la electrónica, pero está llegando al final de sus límites físicos.

Para alimentar la red eléctrica de manera más eficaz, locomotoras e incluso coches eléctricos, Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) están recurriendo al diamante como un semiconductor de banda prohibida ultra ancha.

Se ha demostrado que el diamante tiene una movilidad de portaaviones superior, descomponer el campo eléctrico y la conductividad térmica, las propiedades más importantes para alimentar dispositivos electrónicos. Se volvió especialmente deseable después del desarrollo de un proceso de deposición química en fase de vapor (CVD) para el crecimiento de monocristales de alta calidad.

El equipo exploró las propiedades de estos diamantes sintéticos que son de mayor calidad que los naturales. "En electrónica, desea comenzar con un material tan puro como sea posible para poder moldearlo en un dispositivo con las propiedades deseadas, "dijo el físico de LLNL Paulius Grivickas, autor principal de un artículo que aparece en Letras de física aplicada .

En dispositivos fotoconductores, la mejor combinación de conductividad y respuesta de frecuencia se logra mediante la introducción de impurezas, que controlan la vida útil de la recombinación de portadores. Los investigadores encontraron que en el diamante, una alternativa fácil y barata a este enfoque es la irradiación con electrones, en la que se crean defectos de recombinación al sacar los átomos de la red fuera de lugar.

"Nos dijimos a nosotros mismos 'tomemos este diamante CVD puro de alta calidad e irradiémoslo para ver si podemos adaptar la vida útil del portador, '", Dijo Grivackas." Eventualmente, logramos comprender qué defecto de irradiación es responsable de la vida útil del portador y cómo se comporta el defecto en el recocido a temperaturas tecnológicamente relevantes ".

Se pueden utilizar interruptores de diamante fotoconductores producidos de esta manera, por ejemplo, en la red eléctrica para controlar las sobrecargas de corriente y tensión, que puede freír el equipo. Los interruptores de silicio actuales son grandes y voluminosos, pero los basados ​​en diamantes pueden lograr lo mismo con un dispositivo que podría caber en la punta de un dedo, Grivickas dijo.

La investigación también tiene aplicaciones en los sistemas de suministro de energía donde el equipo demostró la posibilidad de una generación de energía de radiofrecuencia de clase megavatio. que requiere la optimización de la respuesta de alta frecuencia del diamante.