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na era atual, a indústria de semicondutores está em um período crítico de transformação. o campo de semicondutores dominado pelo silício enfrenta gargalos como alta densidade de potência, alta frequência, alta temperatura e alta radiação. com gan e sic como líderes o desenvolvimento de novos materiais representa o avanço contínuo dos dispositivos de energia na direção de alta potência, miniaturização, integração e multifuncionalidade, mas recursos importantes como dissipação de calor e eficiência energética ainda são a busca inabalável da indústria .

na era da busca pelo melhor desempenho e eficiência, uma revolução de chips liderada pelo diamante está emergindo silenciosamente.

diamante refere-se a diamantes brutos que não foram polidos. então, como um novo material semicondutor que apareceu à vista de todos, qual é o charme dos chips “diamantes”? por trás das infinitas possibilidades, o progresso e os desafios coexistem.

qual é o encanto dos chips "diamantes"?

o diamante, conhecido como "a substância mais dura da natureza", não é apenas incrivelmente duro, mas também possui excelente condutividade térmica, mobilidade eletrônica extremamente alta, vários parâmetros de desempenho excelentes, como resistência a alta pressão, alta resistência a radiofrequência, baixo custo, alta temperatura resistência e outras excelentes propriedades físicas.

especificamente, o semicondutor de diamante tem propriedades de material como bandgap ultralargo (5,45ev), alta intensidade de campo de ruptura (10mv/cm), alta velocidade de deriva de saturação da portadora, alta condutividade térmica (2.000w/m·k) e excelente fator de qualidade do dispositivo. (johnson, keyes, baliga), o uso de substratos de diamante pode desenvolver dispositivos eletrônicos de alta temperatura, alta frequência, alta potência e resistentes à radiação, superando gargalos técnicos como "efeitos de autoaquecimento" e "quebra de avalanche" de dispositivos.

além disso, o diamante possui excelentes propriedades físicas, incluindo boa transmitância de luz e índice de refração no campo óptico, e é adequado para pesquisa e desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos eletricamente, suas propriedades de isolamento e constante dielétrica permitem que ele desempenhe um papel estável em complexos; circuitos; propriedades mecânicas por outro lado, alta resistência e resistência ao desgaste garantem que o chip possa suportar condições extremas de trabalho.

essas características fazem com que o diamante apresente grande potencial na área de fabricação de chips e é frequentemente usado para dissipação de calor de dispositivos eletrônicos de alta densidade de potência e alta frequência. desempenha um papel importante no desenvolvimento de comunicações 5g/6g, circuitos integrados de micro-ondas/ondas milimétricas, detecção e detecção e outros campos. o semicondutor de diamante é considerado um novo material semicondutor promissor e é aclamado como o "material semicondutor definitivo" pela indústria.

ao usar a eletrônica de diamante, não apenas as necessidades de gerenciamento térmico dos semicondutores tradicionais são aliviadas, mas esses dispositivos são mais eficientes em termos energéticos e podem suportar tensões de ruptura mais altas e ambientes agressivos.

por exemplo, em veículos eléctricos, a electrónica de potência baseada em diamantes pode alcançar uma conversão de energia mais eficiente, prolongar a vida útil da bateria e reduzir o tempo de carregamento no domínio das telecomunicações, especialmente na implantação de redes 5g e de nível superior, de alta frequência e; a demanda por dispositivos de alta potência cresce a cada dia. os substratos de diamante de cristal único fornecem o gerenciamento térmico e o desempenho de frequência necessários para suportar sistemas de comunicação de próxima geração, incluindo interruptores, amplificadores e transmissores de rf em eletrônicos de consumo. os substratos de diamante de cristal único podem acionar smartphones, laptops e wearables menores, mais rápidos e mais eficientes; componentes de dispositivos, trazendo assim inovação de novos produtos e melhorando o desempenho geral do mercado de eletrônicos de consumo.

de acordo com dados da organização de pesquisa de mercado virtuemarket, o mercado global de substratos de semicondutores de diamante valerá us$ 151 milhões em 2023, e o tamanho do mercado deverá atingir us$ 342 milhões até o final de 2030. a taxa composta de crescimento anual prevista durante 2024-2030 é de 12,3%. entre eles, impulsionada pela crescente demanda das indústrias eletrônicas e de semicondutores em países como china, japão e coreia do sul, espera-se que a região ásia-pacífico domine o mercado de substratos de semicondutores de diamante e responda por mais de 40% da participação na receita global até 2023.

impulsionado pelas suas vantagens características e amplas perspectivas, o diamante tem demonstrado grande potencial e valor em muitos elos da cadeia da indústria de semicondutores. desde dissipadores de calor, embalagens, processamento micro-nano, eletrodos bdd e aplicações de tecnologia quântica, o diamante está gradualmente penetrando em várias áreas-chave da indústria de semicondutores, promovendo a inovação tecnológica e a atualização industrial.

dissipador de calor e dissipação de calor:o diamante se tornou a primeira escolha para dissipação de calor de alta potência devido à sua excelente condutividade térmica e propriedades de isolamento. a condutividade térmica do dissipador de calor de cristal único de diamante é cinco vezes maior que a do cobre e da prata. em lasers semicondutores, os dissipadores de calor de diamante podem melhorar significativamente a dissipação de calor, reduzir a resistência térmica, aumentar a potência de saída e prolongar a vida útil.

essa característica faz com que o diamante também tenha amplas perspectivas de aplicação em módulos igbt de alta potência em veículos de novas energias, controle industrial e outros campos, ajudando a obter uma dissipação de calor mais eficiente e maior densidade de potência.

atualmente, o material de dissipação de calor comumente usado em lasers semicondutores de alta potência é o dissipador de calor de nitreto de alumínio, que é sinterizado no dissipador de calor de cobre como dissipador de calor de transição. no entanto, quando a condutividade térmica deve estar entre 1.000 e 2.000 w/m·k, o diamante é atualmente a primeira escolha ou mesmo o único material opcional de dissipador de calor. existem duas formas principais de diamante usadas como materiais dissipadores de calor, nomeadamente filme de diamante e composto de diamante com cobre, alumínio e outros metais.

substrato de embalagem de semicondutores:o substrato é um elo fundamental na condução de calor em embalagens de chips simples. a cerâmica al2o3 é atualmente o substrato cerâmico mais produzido e amplamente utilizado, porém, devido ao seu coeficiente de expansão térmica (7,2×10).^-6/℃) e a constante dielétrica (9,7) são relativamente altas em comparação com o cristal único de si, e a condutividade térmica (15-35w/ (m·k)) ainda não é alta o suficiente, resultando em substratos cerâmicos de al2o3 não adequados para alta frequência. , aplicações em larga escala. usado em circuitos de potência e vlsi.

portanto, com o desenvolvimento da tecnologia microeletrônica, as características de montagem e miniaturização de alta densidade tornaram-se cada vez mais óbvias, a densidade do fluxo de calor dos componentes está ficando cada vez maior e os requisitos para novos materiais de substrato estão cada vez maiores. o desenvolvimento de materiais de substrato com alta condutividade térmica e melhor desempenho tornou-se uma tendência geral. posteriormente, materiais de substrato cerâmico de alta condutividade térmica aln, si3n4, sic, diamante, etc.

entre eles, o diamante tornou-se gradativamente o foco da nova geração de materiais de substrato para embalagens devido à sua alta condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica e boa estabilidade. ao combinar partículas de diamante com matrizes metálicas altamente condutoras termicamente, como ag, cu e al, o material compósito de matriz de diamante/metal preparado mostrou inicialmente seu grande potencial no campo de embalagens eletrônicas.

embora seja difícil transformar um único diamante em materiais de embalagem e o custo seja alto, sua condutividade térmica é dezenas ou até centenas de vezes melhor do que outros materiais de substrato cerâmico, o que levou muitos grandes fabricantes a investir em pesquisa. especialmente à medida que a demanda por energia computacional aumenta, os substratos de embalagens de diamante fornecem soluções inovadoras para o problema de dissipação de calor de chips de alto desempenho, ajudando o rápido desenvolvimento de indústrias como ia e data centers.

processamento micro-nano:materiais semicondutores de terceira geração, como carboneto de silício e nitreto de gálio, são difíceis de processar. o pó de diamante se tornou uma ferramenta poderosa para processamento devido às suas propriedades superduras.

por exemplo, as ferramentas diamantadas desempenham um papel fundamental no corte, retificação e polimento de cristais de carboneto de silício. além disso, com a popularização do 5g, da internet das coisas e de outras tecnologias, a indústria de eletrônicos de consumo tem uma demanda crescente por ferramentas de corte de diamante e produtos em micropó que fornecem soluções de tratamento de superfície de precisão de alta qualidade para metais, cerâmicas e frágeis. materiais, promovendo o progresso tecnológico da indústria e a modernização industrial.

além disso, o diamante tem vantagens em muitos campos, como janelas ópticas, eletrodos bdd e tecnologia quântica, e é considerado um forte concorrente para futuros materiais semicondutores.

a industrialização de chips "diamantes" continua avançando

atualmente, o mundo está intensificando a pesquisa e o desenvolvimento de diamantes na área de semicondutores.

element six vence projeto uwbgs

recentemente, a element six está liderando um projeto importante nos estados unidos - o desenvolvimento de semicondutores de banda ultralarga de alta potência usando substratos de diamante de cristal único (sc). o projeto faz parte do programa ultra-wide bandgap semiconductor (uwbgs) liderado pela agência de projetos de pesquisa avançada de defesa dos eua (darpa), que visa desenvolver a próxima geração de tecnologias avançadas de semicondutores para aplicações comerciais e de defesa e romper o desempenho e limites de eficiência dos semicondutores.

embora os wafers de diamante de grande porte preparados possam ser usados ​​em dissipadores de calor e campos ópticos, existem muitas dificuldades na aplicação comercial no campo de semicondutores de nível eletrônico. por exemplo, os problemas técnicos de síntese, descolamento, retificação e polimento de diamantes monocristalinos de grande porte ainda precisam ser resolvidos.

para esse fim, a element six estabeleceu parcerias estratégicas com vários participantes importantes na indústria de semicondutores, incluindo a francesa hiqute diamond, a japonesa orbray, a raytheon e as universidades stanford e princeton dos estados unidos. essas colaborações, que integram experiência em engenharia de deslocamento de cristais, tecnologia de nitreto de gálio de radiofrequência e processamento de superfície e volume de materiais, são essenciais para o avanço do desenvolvimento da tecnologia de semicondutores de banda larga ultralarga.

é relatado que a element six é uma subsidiária da empresa de diamantes de beers, com sede em londres, inglaterra. é líder na síntese de diamante de cristal único e diamante policristalino. possui vasta experiência em tecnologia de deposição química de vapor (cvd). .

a contribuição da element six para o programa uwbgs aproveitará a experiência da empresa em diamante policristalino cvd de grande área e síntese de diamante de cristal único (sc) de alta qualidade para permitir substratos de diamante sc de grau de dispositivo de 4 polegadas.

os substratos de diamante sc são essenciais para a realização de produtos eletrônicos avançados, incluindo interruptores de radiofrequência de alta potência, amplificadores de radar e comunicação, interruptores de alta tensão, eletrônicos de alta temperatura para ambientes extremos, leds e lasers uv profundos, suportando uma multibilionária mercado do sistema dólar.

a element six é capaz de produzir wafers de diamante de cristal único de alta qualidade com uma estrutura cristalina altamente ordenada. atualmente, substratos de diamante sc têm sido usados ​​no sistema de monitoramento do cern large hadron collider e ajudaram a descobrir a partícula do bóson de higgs. a element six fez parceria com a líder em semicondutores de alta potência abb para fabricar o primeiro diodo schottky de diamante em massa de alta tensão. além disso, a element six concluiu recentemente a construção e o comissionamento de uma instalação avançada de cvd em portland, oregon, que aproveita sua tecnologia principal e é alimentada por energia renovável.

em termos de diamante policristalino, os wafers de diamante policristalino da element six têm um diâmetro de mais de 4 polegadas e são amplamente utilizados em janelas ópticas em litografia euv e aplicações de gerenciamento térmico em dispositivos semicondutores si e gan de alta densidade de potência.

além disso, em termos de dispositivos de alta tensão, a element six cooperou com a empresa suíça abb para realizar o primeiro diodo schottky de diamante em massa de alta tensão, demonstrando o potencial dos semicondutores à base de diamante na mudança no campo da eletrônica de potência.

ao mesmo tempo, a element six está expandindo suas principais capacidades em tecnologia de diamantes com seus parceiros. através do licenciamento cruzado de propriedade intelectual e equipamentos com a orbray japan. a orbray estabeleceu tecnologia para fabricar substratos de diamante de cristal único com um diâmetro de 55 milímetros (cerca de 2 polegadas), que é maior que os substratos tradicionais. isso combinará a tecnologia cvd (deposição química de vapor) da element six, que pode depositar diamantes de até 150 milímetros (cerca de 6 polegadas) de diâmetro, com a experiência da orbray. seu objetivo é estabelecer tecnologia de fabricação de substratos de diamante de cristal único de grande diâmetro para semicondutores de potência e semicondutores de comunicação de próxima geração com excelentes propriedades de tensão suportável e dissipação de calor, expandir a escala de produção de wafers de diamante de cristal único e ocupar uma participação maior no mercado de semicondutores bandgap ultralargo.

além disso, a element six concluiu recentemente a construção e comissionamento de uma instalação avançada de cvd em portland, oregon, que é alimentada por energia renovável e capaz de produzir em massa substratos de diamante de cristal único de alta qualidade.

ressalta-se que o diamante se divide em dois tipos: monocristalino e policristalino. o diamante policristalino é geralmente usado em dissipadores de calor, janelas infravermelhas e de micro-ondas, revestimentos resistentes ao desgaste, etc. no entanto, ele não pode exercer verdadeiramente as excelentes propriedades elétricas do diamante. mobilidade e carga a eficiência da coleta é bastante reduzida, inibindo severamente o desempenho dos dispositivos eletrônicos por ela preparados; o diamante de cristal único não apresenta tais preocupações e é geralmente usado em áreas-chave, como detectores e dispositivos de energia;

por muitos anos, os diamantes sintéticos fabricados com tecnologia de alta pressão e alta temperatura (hpht) têm sido amplamente utilizados em aplicações de retificação, aproveitando ao máximo a dureza extremamente alta e a extrema resistência ao desgaste do diamante. nos últimos 20 anos, novos métodos de formação de diamantes baseados na deposição química de vapor (cvd) foram comercializados, permitindo a produção de diamantes simples e policristalinos a um custo menor. estes novos métodos sintéticos permitem a plena exploração das propriedades ópticas, térmicas, electroquímicas, químicas e electrónicas do diamante.

diamante de layout huawei

em novembro de 2023, a huawei e o harbin institute of technology solicitaram conjuntamente uma patente "um método de ligação híbrida para chips integrados tridimensionais baseados em silício e diamante". esta patente envolve um método de ligação híbrida para chips integrados tridimensionais baseados em silício e diamante. método de ligação de diamante.

especificamente, ele usa tecnologia de ligação híbrida cu/sio2 para integrar tridimensionalmente materiais de substrato à base de silício e diamante. a huawei espera aproveitar ao máximo as diferentes vantagens dos semicondutores à base de silício e dos diamantes através da combinação dos dois.

mencionado no livro de patentes, "à medida que a densidade de integração continua a aumentar e o tamanho do recurso continua a diminuir, o gerenciamento térmico dos chips eletrônicos enfrenta grandes desafios. o acúmulo de calor dentro do chip é difícil de transferir para o dissipador de calor da superfície do pacote , fazendo com que a temperatura da junção interna suba repentinamente, ameaçando seriamente o desempenho, a estabilidade e a vida útil do chip "esta patente aproveita a alta dissipação de calor do diamante e deseja fornecer canais de dissipação de calor para silício integrado tridimensional. baseados em dispositivos para melhorar a confiabilidade do dispositivo.

em março deste ano, a equipe do professor yu daquan da universidade de xiamen colaborou com a equipe da huawei para desenvolver tecnologia de ligação de diamante em baixa temperatura baseada em uma camada reativa de nanometal, integrando com sucesso um substrato de diamante policristalino na parte traseira de uma placa adaptadora de vidro 2,5d. chip embalado e o chip de teste térmico (ttv) é usado para estudar suas características de dissipação de calor.

fundição de diamantes,

cultivando o primeiro wafer de diamante de cristal único do mundo

a diamond foundry, uma empresa fundada por engenheiros do mit, da universidade de stanford e da universidade de princeton, também fez progressos em chips de diamante.

entende-se que a empresa espera usar wafers de diamante de cristal único para resolver os desafios térmicos que limitam a inteligência artificial, chips de computação em nuvem, eletrônicos de potência para veículos elétricos e chips de comunicação sem fio.

em outubro de 2023, a diamond foundry cultivou o primeiro wafer de diamante monocristalino do mundo. de acordo com dados específicos, este wafer de diamante tem um diâmetro de 100 mm e um peso de 100 quilates. a diamond foundry agora pode cultivar wafers de diamante com 4 polegadas de comprimento e largura e menos de 3 mm de espessura em um reator. esses wafers podem ser usados ​​junto com chips de silício para conduzir e liberar rapidamente o calor gerado pelos chips.

a diamond foundry desenvolveu uma tecnologia que implanta diamantes em cada chip. ligando atomicamente o diamante diretamente, os chips semicondutores são ligados a substratos de wafer de diamante para eliminar gargalos térmicos que limitam seu desempenho.

comparação de condições de calor

(fonte: fundição de diamantes)

a vantagem desta solução é que ela permite que o chip opere pelo menos o dobro da sua velocidade nominal. os engenheiros da diamond foundry dizem que usar este método em um dos chips de ia mais poderosos da nvidia pode até triplicar sua velocidade nominal em condições experimentais.

a diamond foundry revelou anteriormente que espera introduzir wafers de diamante único após 2023 e colocar um diamante atrás de cada chip; espera-se que introduza diamante em semicondutores por volta de 2033;

advent diamond: tecnologia dopada com fósforo de diamante

a advent diamond nos estados unidos também é uma empresa iniciante comprometida com a produção em massa de materiais semicondutores de diamante. em abril deste ano, a advent diamond divulgou progressos nesta área.

uma das principais inovações da advent diamond é a capacidade de cultivar diamantes dopados com fósforo de cristal único em substratos preferenciais, e é a única empresa nos estados unidos com essa capacidade. a dopagem com fósforo é particularmente significativa porque cria semicondutores do tipo n em diamante, um elemento-chave no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos. além disso, a advent diamond alcançou um marco no crescimento de camadas de diamante dopadas com boro em grandes áreas, expandindo as aplicações potenciais da eletrônica baseada em diamante.

a experiência da advent diamond vai além do crescimento de materiais para incluir recursos abrangentes de design, fabricação e caracterização de componentes. isso inclui processos avançados de sala limpa, como gravação, fotolitografia e metalização, bem como um conjunto abrangente de técnicas de caracterização, como microscopia, elipsometria e medições elétricas. a advent diamond disse que usou esta tecnologia de crescimento de ponta para desenvolver uma camada intrínseca de diamante com concentração de impurezas extremamente baixa, garantindo os mais altos padrões de qualidade e desempenho de materiais de diamante de grau semicondutor.

entende-se que a advent diamond atualmente possui wafers de diamante incrustados de 1-2 polegadas e está trabalhando duro para expandir o tamanho do wafer para 4 polegadas. no entanto, a densidade de defeitos continua sendo um problema crítico, com a maioria dos wafers tendo aproximadamente 108 defeitos/cm² ou mais, que devem ser reduzidos para 103 defeitos/cm² para atingir o desempenho esperado.

empresa francesa diamfab:

alcançando wafers de diamante de 4 polegadas em 2025

além disso, a diamfab, uma empresa start-up de diamantes semicondutores localizada na frança, também está trabalhando duro continuamente na tecnologia de chips de diamante.

diamfab é uma spin-off do institut néel, um laboratório do centro nacional francês de pesquisa científica (cnrs), e é o resultado de 30 anos de pesquisa e desenvolvimento sobre o crescimento de diamantes sintéticos. o projeto diamfab foi inicialmente incubado na satt linksium nos alpes de grenoble, empresa fundada em março de 2019 por gauthier chicot e khaled driche, dois doutores em nanoeletrônica e pesquisadores reconhecidos na área de diamantes semicondutores.

diamfab disse que, para atender às necessidades dos mercados de semicondutores e componentes de energia nas indústrias automotiva, de energia renovável e quântica, a empresa desenvolveu tecnologias inovadoras na área de epitaxia e dopagem de diamante sintético e detém quatro patentes. em finas camadas de diamante, crescimento e dopagem e design de componentes eletrônicos de diamante.

em março deste ano, a empresa anunciou ter recebido um financiamento de primeira fase de 8,7 milhões de euros. esta ronda de financiamento permitirá à diamfab estabelecer uma linha de produção piloto, pré-industrializar a sua tecnologia e acelerar o seu desenvolvimento para satisfazer a crescente procura de semicondutores de diamante.

a diamfab solicitou uma patente para capacitores totalmente de diamante e está trabalhando com empresas líderes na área. o ceo da diamfab, gauthier chicot, disse: “entre outros parâmetros, atingimos nossas metas: mais de 1000a/cm²alta densidade de corrente e campo elétrico de ruptura superior a 7,7mv/cm. estes são parâmetros-chave para o desempenho futuro do dispositivo e já são superiores aos fornecidos por materiais existentes, como o sic para dispositivos eletrônicos de potência. além disso, temos um roteiro claro para habilitar wafers de 4 polegadas até 2025 como um facilitador chave para a produção em massa. "

japão desenvolve totalmente indústria de chips de diamante

a julgar pelos resultados da pesquisa anunciados, a exploração industrial de lascas de diamante no japão é mais abrangente.

a partir de 2022, o japão produziu wafers de diamante com pureza que podem ser usados ​​em projetos de computação quântica; no início de 2023, um professor da universidade saga do japão e o fabricante japonês de peças de precisão orbray colaboraram para desenvolver um semicondutor de potência feito de diamante. pode operar a 1cm² 875 megawatts de eletricidade entre os semicondutores de diamante, o valor da potência de saída é o mais alto do mundo. em agosto do mesmo ano, a equipe de pesquisa da universidade de chiba, no japão, propôs uma nova tecnologia de laser que pode se mover ao longo do cristal ideal; avião. diamantes cortados sem esforço.

método de corte da equipe de pesquisa da universidade de chiba

um processo de corte a laser que corta diamantes de forma limpa, sem danificá-los. os pesquisadores dizem que a nova tecnologia evita a propagação de rachaduras indesejáveis ​​durante o corte a laser, concentrando pulsos curtos de laser em um volume estreito e cônico dentro do material.

a universidade de chiba disse que a tecnologia recentemente proposta poderia ser um passo fundamental para transformar diamantes em “materiais semicondutores adequados para tecnologias mais eficientes no futuro”. o professor hidai disse que o corte de diamantes com lasers “permite a produção de wafers de alta qualidade a baixo custo” e é essencial para a fabricação de dispositivos semicondutores de diamante.

empresa americana akhan

akhan é especializada na fabricação laboratorial de materiais de diamante sintéticos de grau eletrônico já em agosto de 2021, akhan anunciou o desenvolvimento do primeiro wafer de 300 mm que combina silício cmos com um substrato de diamante, alcançando um marco.

por volta de 2013, akhan obteve uma licença exclusiva de aplicação de semicondutores de diamante para a inovadora tecnologia de deposição de diamantes em baixa temperatura desenvolvida pelo laboratório nacional argonne do departamento de energia dos eua. esta tecnologia pode depositar nanodiamantes em uma variedade de materiais de substrato de wafer em temperaturas tão baixas quanto 400 graus celsius. a combinação da tecnologia de diamante de baixa temperatura da argonne e do processo miraj diamond de akhan quebra a barreira na indústria de semicondutores que limitava o uso de filmes de diamante ao doping do tipo p.

posteriormente, akhan anunciou sua plataforma miraj diamond, que desenvolveu um novo processo patenteado no qual materiais de diamante tipo n são criados em silício com propriedades anteriormente não comprovadas.

conforme mencionado no artigo anterior do semiconductor industry observer "diamond chips, coming soon for commercial use", adam khan, fundador e ceo da akhan, estabeleceu uma nova empresa, diamond quanta, em janeiro deste ano para se concentrar no campo de semicondutores com o objetivo de utilizar as excelentes propriedades do diamante. fornecer soluções avançadas para eletrônica de potência e dispositivos fotônicos quânticos.

em maio deste ano, a diamond quanta anunciou que sua “estrutura unificada de diamantes” conduz ao verdadeiro doping de substituição. esta tecnologia inovadora integra perfeitamente novos elementos na estrutura do diamante, conferindo-lhe novas propriedades sem danificar a integridade do cristal.

como resultado, o diamante foi transformado em um semicondutor de alto desempenho capaz de suportar portadores de carga negativa (tipo n) e positiva (tipo p). este nível de mobilidade indica que a rede de diamante é muito limpa e ordenada, e que os centros de dispersão são efetivamente passivados devido à implementação bem-sucedida de uma estratégia de co-dopagem que mitiga os efeitos dos defeitos de transporte do transportador. além disso, o processo de dopagem refina a estrutura existente do diamante, corrigindo discordâncias, aumentando assim a condutividade do material. esses avanços não apenas preservam, mas também melhoram a estrutura do diamante, evitando armadilhas comuns, como distorção significativa da rede ou a introdução de estados de armadilha que normalmente reduzem a mobilidade.

"foi necessário iniciar a diamond quanta e desenvolver este processo avançado de dopagem. indústrias como eletrônica, automotiva, aeroespacial, energia, etc. têm procurado uma tecnologia de semicondutores que possa lidar com as demandas crescentes trazidas pelas demandas em constante mudança de seus expansão tecnológica. ", disse adam khan. “nossa tecnologia é mais do que apenas um material alternativo para indústrias que buscam melhorar a eficiência dos semicondutores; estamos introduzindo um material inteiramente novo que redefinirá os padrões de desempenho, durabilidade e eficiência que suportarão perfeitamente as cargas de trabalho cada vez mais pesadas da era moderna. um papel integral no fornecimento de energia para a carga.”

equipe coreana: reduzindo custos de filmes de diamante

em abril deste ano, a equipe de ciência de materiais do instituto coreano de ciências básicas publicou um artigo na revista nature, anunciando a síntese bem-sucedida de diamante à pressão atmosférica padrão e 1025°c. espera-se que este método de preparação crie uma forma econômica. para a produção de filmes de diamante.

rodney ruoff, o líder da equipe de pesquisa, disse que percebeu há alguns anos que o diamante sintético não requer necessariamente condições extremas. a exposição do metal líquido ao gás metano pode gerar grafite, um alótropo do diamante. -contendo ouro líquido pesquisa sobre a rota de "descarbonetação" de gases contendo carbono para produzir diamante. por coincidência, a equipe de ruoff descobriu que quando o material elementar de silício era introduzido no ambiente de reação, apareciam pequenos cristais de diamante. com base neste fenômeno, a equipe experimental melhorou o dispositivo de reação, expôs a mistura contendo gálio líquido, ferro, níquel e silício a uma atmosfera mista de metano e hidrogênio e aqueceu-a a 1.025°c. eles conseguiram isso com sucesso sem usar alta pressão. e sementes de cristal são produzidas. atualmente, a equipe de ruoff preparou com sucesso filmes de microdiamantes compostos por milhares de cristais de diamante.

se esta tecnologia de síntese à pressão normal puder ser estendida com sucesso a uma escala maior no futuro, abrirá uma maneira mais econômica e simples de preparar filmes de diamante, o que deverá proporcionar um poderoso impulso ao desenvolvimento de computadores quânticos e de energia. semicondutores.

não só as empresas acima mencionadas estão promovendo a industrialização de chips “diamantes”. existem também muitas empresas do setor que estão investindo nisso.

a julgar pelas várias tendências, a indústria está prestando cada vez mais atenção aos semicondutores de diamante, e recursos vantajosos estão constantemente sendo reunidos, o que também acelera a velocidade da pesquisa e desenvolvimento e da industrialização. isso significa o início da era do wafer "diamante".

em suma, os semicondutores de diamante têm excelentes propriedades superiores a outros materiais semicondutores, como alta condutividade térmica, amplo bandgap, alta mobilidade de portadora, alto isolamento, transmitância óptica, estabilidade química e resistência à radiação. actualmente, a indústria está a avançar ainda mais em direcção aos diamantes e a entrar gradualmente num período de transformação de desenvolvimento multifuncional dos diamantes.

no futuro, com o desenvolvimento gradual de tecnologia de deposição de diamantes de grande porte, alta qualidade, grande escala e altamente flexível, espera-se que o desenvolvimento de circuitos integrados em grande escala e circuitos integrados de alta velocidade entre em um novo era.

escreva no final

já há cinquenta ou sessenta anos, a comunidade científica iniciou uma mania de investigação sobre semicondutores de diamante, mas até hoje, dispositivos feitos de semicondutores de diamante não têm sido utilizados em grande escala. alguns engenheiros lamentaram que o diamante possa estar sempre no limite do uso prático de semicondutores.

é verdade que o diamante tem vantagens significativas no campo dos semicondutores, mas a produção e aplicação em larga escala de chips de diamante ainda enfrenta muitos desafios e limitações, como alto custo, processamento difícil, dopagem imatura e outras tecnologias, e questões de aplicação limitada. .

embora este material ainda tenha um longo caminho a percorrer, ele tem demonstrado vitalidade e potencial de aplicação na cadeia de semicondutores. acreditamos que, com a promoção conjunta de todas as partes, os materiais diamantados com diversas propriedades excelentes serão desenvolvidos no futuro, ajudando o campo dos materiais semicondutores a dar um passo vital.

é claro que o papel final dos novos materiais não é derrotar os materiais tradicionais representados pelo silício até à morte na praia, mas servir como complemento e desempenhar plenamente um papel nos campos em que são bons.