在未来钻石将很有可能取代硅成为制造微电子芯片的主要原料。一些德国科学家找到了可以制做高质量的钻石晶体薄片的技术,钻石芯片与传统的硅质芯片相比具有体积更小,更耐高温的性质。
据报道,目前大多数由人工钻石制成的薄片都缺乏良好的导电性。它们由众多杂乱的小晶体拼凑而成,而且在晶体颗粒相接的地方,处于不同晶体的原子没有被排成整齐的直线。电流就被这种复杂的交界线所阻碍。
德国奥格斯堡大学的Matthias Schreck和他的同事们找到了消除这种颗粒分界线的办法。他们并没有能完全地把未对齐的原子对齐,但成功地把原子间的非直线性控制一个很小的范围内。
用钻石来作电子零件也许是比较怪异的。钻石作为一种纯净的碳单质,在正常的情况下它几乎不导电。但如果在其中加入硼或氮等可以提供自由电子的搀杂剂,钻石就能与硅一样,成了半导体。
对于要暴露在高温环境下的电子装置,钻石芯片具有不可估量的价值。半导体钻石可以经受住500°C 的高温,而硅质芯片在150°C就不能正常工作了。并且,钻石可以经受更高的电压而不会受损。因此在相同电压下工作的钻石芯片可以比硅芯片做得更小。
如果没有阻碍电流的非线性颗粒边界线,钻石的众多优点会使钻石薄片对电子学相当有吸引力。
人造钻石是用化学药品蒸汽沉淀法(CVD)制成的:碳原子从富含碳元素的气体(如甲烷)中像下雪一样沉淀下来。如果在气体中加入其它元素,就可以将搀杂物加入到人造钻石的晶体中。
如果钻石薄片是在任何它本身以外的物体表面制成的,那么就会出现颗粒边界。Schreck和他的同事们发现了一个可以解决这个问题的方法:金属铱。但铱只在运用一种被称作”斜线提高成核术”的技术时才会起到作用,即将晶体核打散,然后较厚的钻石薄片会在此基础上形成。当进行化学药品蒸汽沉淀法(CVD)制钻石时,铱会被加载高电压,这样会使落在它上面的原子点阵排成直线,不会出现镶嵌的未对齐边界。
在只有几个微米厚的钻石薄片中,仍然会有纵横交错的颗粒边界出现。在厚一些的钻石薄片(大约34微米)中,这些颗粒边界变成了互相孤立的,就像平坦、光滑的单晶体中有一道小裂缝一样。
电流会很容易地从这些裂缝周围找到路径通过,因此这种人造钻石薄片有足够的导电性以用于电子装置中。
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