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en la era actual, la industria de los semiconductores se encuentra en un período crítico de transformación. el campo de los semiconductores dominado por el silicio se enfrenta a cuellos de botella como alta densidad de potencia, alta frecuencia, alta temperatura, alta radiación y otras condiciones. tendencia, con gan y sic a la cabeza. el desarrollo de nuevos materiales representa el avance continuo de los dispositivos de potencia hacia la alta potencia, la miniaturización, la integración y la multifunción, pero características clave como la disipación de calor y la eficiencia energética siguen siendo los objetivos de la industria. persecución inquebrantable.

en la era de la búsqueda del máximo rendimiento y eficiencia, está surgiendo silenciosamente una revolución de chips liderada por el diamante.

diamante se refiere a diamantes en bruto que no han sido pulidos. entonces, como un nuevo material semiconductor que ha irrumpido ante la vista de todos, ¿cuál es el encanto de los chips de "diamante"? detrás de las infinitas posibilidades conviven avances y desafíos.

¿cuál es el encanto de las fichas de "diamante"?

el diamante, conocido como "la sustancia más dura de la naturaleza", no sólo es sorprendentemente duro, sino que también tiene una excelente conductividad térmica, una movilidad de electrones extremadamente alta y múltiples parámetros de rendimiento excelentes, como resistencia a alta presión, alta resistencia a radiofrecuencia, bajo costo y alta temperatura. resistencia, y otros. excelentes propiedades físicas.

específicamente, el semiconductor de diamante tiene propiedades materiales como banda prohibida ultra ancha (5,45 ev), alta intensidad de campo de ruptura (10 mv/cm), alta velocidad de deriva de saturación de la portadora, alta conductividad térmica (2000 w/m·k) y excelente factor de calidad del dispositivo. (johnson, keyes, baliga), el uso de sustratos de diamante puede desarrollar dispositivos electrónicos de alta temperatura, alta frecuencia, alta potencia y resistentes a la radiación, superando obstáculos técnicos como los "efectos de autocalentamiento" y la "ruptura de avalancha" de dispositivos.

además, el diamante tiene excelentes propiedades físicas, incluida una buena transmitancia y un índice de refracción en el campo óptico, y es adecuado para la investigación y el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos, sus propiedades de aislamiento y constante dieléctrica le permiten desempeñar un papel estable en circuitos complejos; ; propiedades mecánicas por otro lado, la alta resistencia y la resistencia al desgaste garantizan que el chip pueda soportar condiciones de trabajo extremas.

estas características hacen que el diamante muestre un gran potencial en el campo de la fabricación de chips y se utiliza a menudo para la disipación de calor de dispositivos electrónicos de alta densidad de potencia y alta frecuencia. desempeña un papel importante en el desarrollo de comunicaciones 5g/6g, circuitos integrados de microondas/ondas milimétricas, detección y detección y otros campos. el semiconductor de diamante se considera un nuevo material semiconductor prometedor y la industria lo aclama como el "material semiconductor definitivo".

al utilizar electrónica de diamante, no solo se alivian las necesidades de gestión térmica de los semiconductores tradicionales, sino que estos dispositivos son más eficientes energéticamente y pueden soportar voltajes de ruptura más altos y entornos hostiles.

por ejemplo, en los vehículos eléctricos, la electrónica de potencia basada en diamantes puede lograr una conversión de energía más eficiente, extender la vida útil de la batería y acortar el tiempo de carga en el campo de las telecomunicaciones, especialmente en el despliegue de 5g y redes de nivel superior, alta frecuencia y; la demanda de dispositivos de alta potencia crece día a día. los sustratos de diamante de un solo cristal proporcionan la gestión térmica y el rendimiento de frecuencia necesarios para admitir sistemas de comunicaciones de próxima generación, incluidos interruptores, amplificadores y transmisores de rf en electrónica de consumo; los sustratos de diamante de un solo cristal pueden controlar teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y dispositivos portátiles más pequeños, más rápidos y más eficientes; componentes de dispositivos, aportando así innovación en nuevos productos y mejorando el rendimiento general del mercado de electrónica de consumo.

según datos de la organización de investigación de mercado virtuemarket, el mercado mundial de sustratos semiconductores de diamante tendrá un valor de 151 millones de dólares en 2023, y se espera que el tamaño del mercado alcance los 342 millones de dólares a finales de 2030. la tasa de crecimiento anual compuesta prevista para el período 2024-2030 es del 12,3%. entre ellos, impulsado por la creciente demanda de las industrias electrónica y de semiconductores en países como china, japón y corea del sur, se espera que la región de asia y el pacífico domine el mercado de sustratos semiconductores de diamante y se espera que represente más del 40%. de la participación en los ingresos globales para 2023.

impulsado por sus ventajas características y sus amplias perspectivas, el diamante ha demostrado un gran potencial y valor en muchos eslabones de la cadena de la industria de los semiconductores. desde disipadores de calor, embalajes hasta micronanoprocesamiento, electrodos bdd y aplicaciones de tecnología cuántica, el diamante está penetrando gradualmente en varias áreas clave de la industria de los semiconductores, promoviendo la innovación tecnológica y la modernización industrial.

disipador de calor y disipación de calor:el diamante se ha convertido en la primera opción para la disipación de calor de alta potencia debido a su excelente conductividad térmica y propiedades de aislamiento. la conductividad térmica del disipador de calor monocristalino de diamante es cinco veces mayor que la del cobre y la plata. en los láseres semiconductores, los disipadores de calor de diamante pueden mejorar significativamente la disipación de calor, reducir la resistencia térmica, mejorar la potencia de salida y prolongar la vida útil.

esta característica hace que el diamante también tenga amplias perspectivas de aplicación en módulos igbt de alta potencia en vehículos de nueva energía, control industrial y otros campos, ayudando a lograr una disipación de calor más eficiente y una mayor densidad de potencia.

en la actualidad, el material de disipación de calor comúnmente utilizado en los láseres semiconductores de alta potencia es el disipador de calor de nitruro de aluminio, que se sinteriza sobre el disipador de calor de cobre como disipador de calor de transición. sin embargo, cuando se requiere que la conductividad térmica esté entre 1000 y 2000 w/m·k, el diamante es actualmente la primera opción o incluso el único material de disipador de calor opcional. hay dos formas principales de diamante que se utilizan como materiales disipadores de calor: película de diamante y compuesto de diamante con cobre, aluminio y otros metales.

sustrato de embalaje de semiconductores:el sustrato es un eslabón clave en la conducción de calor en el embalaje de chips desnudos. la cerámica al2o3 es actualmente el sustrato cerámico más producido y utilizado debido a su coeficiente de expansión térmica (7,2×10).^-6/℃) y la constante dieléctrica (9,7) son relativamente altas en comparación con el monocristal de si, y la conductividad térmica (15-35w/ (m·k)) todavía no es lo suficientemente alta, lo que hace que el sustrato cerámico de al2o3 no sea adecuado para altas temperaturas. aplicaciones de frecuencia y a gran escala. utilizado en circuitos de potencia y vlsi.

por lo tanto, con el desarrollo de la tecnología microelectrónica, las características de miniaturización y ensamblaje de alta densidad se han vuelto cada vez más obvias, la densidad del flujo de calor de los componentes es cada vez mayor y los requisitos para nuevos materiales de sustrato son cada vez mayores. el desarrollo de materiales de sustrato con alta conductividad térmica y mejor rendimiento se ha convertido en una tendencia general. posteriormente, ingresaron gradualmente al mercado materiales de sustrato cerámico de alta conductividad térmica aln, si3n4, sic, diamante, etc.

entre ellos, el diamante se ha convertido gradualmente en el foco de la nueva generación de materiales de sustrato para envases debido a su alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica y buena estabilidad. al combinar partículas de diamante con matrices metálicas altamente conductoras térmicamente, como ag, cu y al, el material compuesto de matriz de diamante/metal preparado ha mostrado inicialmente su gran potencial en el campo del embalaje electrónico.

aunque es difícil convertir un solo diamante en materiales de embalaje y el costo es alto, su conductividad térmica es docenas o incluso cientos de veces mejor que la de otros materiales de sustrato cerámico, lo que ha llevado a muchos fabricantes importantes a invertir en investigación. especialmente a medida que aumenta la demanda de potencia informática, los sustratos de empaquetado de diamantes brindan soluciones innovadoras al problema de disipación de calor de los chips de alto rendimiento, lo que ayuda al rápido desarrollo de industrias como la inteligencia artificial y los centros de datos.

procesamiento micronano:los materiales semiconductores de tercera generación, como el carburo de silicio y el nitruro de galio, son difíciles de procesar. el polvo de diamante y sus productos se han convertido en una poderosa herramienta de procesamiento debido a sus propiedades superduras.

por ejemplo, las herramientas de diamante desempeñan un papel clave en el corte, esmerilado y pulido de cristales de carburo de silicio. además, con la popularización de 5g, internet de las cosas y otras tecnologías, la industria de la electrónica de consumo tiene una demanda cada vez mayor de procesamiento de precisión. las herramientas de corte de diamante y los productos en micropolvo proporcionan soluciones de tratamiento de superficies de precisión de alta calidad para metales, cerámicas y frágiles. materiales, promoviendo el progreso tecnológico y la modernización industrial de la industria.

además, el diamante tiene ventajas en muchos campos, como las ventanas ópticas, los electrodos bdd y la tecnología cuántica, y se considera un fuerte competidor para los futuros materiales semiconductores.

la industrialización de chips "diamante" sigue avanzando

en la actualidad, el mundo está intensificando la investigación y el desarrollo del diamante en el campo de los semiconductores.

element six gana el proyecto uwbgs

recientemente, element six está liderando un proyecto clave en los estados unidos: el desarrollo de semiconductores de alta potencia de banda ultraancha utilizando sustratos de diamante monocristalino (sc). el proyecto es parte del programa ultra-wide bandgap semiconductor (uwbgs) dirigido por la agencia de proyectos de investigación avanzada de defensa de ee. uu. (darpa), cuyo objetivo es desarrollar tecnologías de semiconductores avanzadas de próxima generación para aplicaciones comerciales y de defensa y superar el rendimiento y la eficiencia. límites de los semiconductores.

aunque las obleas de diamante de gran tamaño preparadas se pueden utilizar en disipadores de calor y campos ópticos, existen muchas dificultades en la aplicación comercial en el campo de los semiconductores de grado electrónico. por ejemplo, todavía es necesario resolver los problemas técnicos de síntesis, desprendimiento, esmerilado y pulido de diamantes monocristalinos de gran tamaño.

con este fin, element six ha establecido asociaciones estratégicas con varios actores clave en la industria de semiconductores, incluidos hiqute diamond de francia, orbray de japón, raytheon y las universidades de stanford y princeton de estados unidos. estas colaboraciones, que integran experiencia en ingeniería de dislocación de cristales, tecnología de nitruro de galio por radiofrecuencia y procesamiento de superficies y volúmenes de materiales, son fundamentales para avanzar en el desarrollo de la tecnología de semiconductores de banda prohibida ultra ancha.

se informa que element six es una subsidiaria de la empresa de diamantes de beers, con sede en londres, inglaterra, es líder en la síntesis de diamantes monocristalinos y diamantes policristalinos y tiene una amplia experiencia en tecnología de deposición química de vapor (cvd). .

la contribución de element six al programa uwbgs aprovechará la experiencia de la compañía en diamantes policristalinos cvd de área grande y síntesis de diamantes monocristalinos (sc) de alta calidad para permitir sustratos de diamantes sc de calidad para dispositivos de 4 pulgadas.

los sustratos de diamante sc son clave para realizar productos electrónicos avanzados, incluidos interruptores de radiofrecuencia de alta potencia, amplificadores de radar y comunicación, interruptores de alimentación de alto voltaje, electrónica de alta temperatura para entornos extremos, led y láseres de uv profundo, que soportan una inversión multimillonaria. mercado del sistema del dólar.

element six es capaz de producir obleas de diamantes monocristalinos de alta calidad con una estructura cristalina altamente ordenada. actualmente, los sustratos de diamante sc se han utilizado en el sistema de seguimiento del gran colisionador de hadrones del cern y han ayudado a descubrir la partícula del bosón de higgs. element six colabora con el líder en semiconductores de alta potencia abb para realizar el primer diodo schottky de diamante en masa de alto voltaje. además, element six completó recientemente la construcción y puesta en marcha de una instalación cvd avanzada en portland, oregón, que aprovecha su tecnología central y funciona con energía renovable.

en términos de diamante policristalino, las obleas de diamante policristalino de element six tienen un diámetro de más de 4 pulgadas y se utilizan ampliamente en ventanas ópticas en litografía euv y aplicaciones de gestión térmica en dispositivos semiconductores de si y gan de alta densidad de potencia.

además, en términos de dispositivos de alto voltaje, element six cooperó con la empresa suiza abb para fabricar el primer diodo schottky de diamante en masa de alto voltaje, lo que demuestra el potencial de los semiconductores a base de diamante para cambiar el campo de la electrónica de potencia.

al mismo tiempo, element six está ampliando sus capacidades centrales en tecnología de diamantes con sus socios. mediante licencias cruzadas de propiedad intelectual y equipos con orbray japón. orbray ha establecido una tecnología para crear sustratos de diamante monocristalino con un diámetro de 55 milímetros (aproximadamente 2 pulgadas), que es más grande que los sustratos tradicionales. esto combinará la tecnología cvd (deposición química de vapor) de element six, que puede depositar diamantes de hasta 150 milímetros (aproximadamente 6 pulgadas) de diámetro, con la experiencia de orbray. su objetivo es establecer tecnología de fabricación de sustratos de diamante monocristalino de gran diámetro para semiconductores de potencia y semiconductores de comunicación de próxima generación con excelentes propiedades de disipación de calor y tensión soportada, ampliar la escala de producción de obleas de diamante monocristalino y ocupar una mayor participación. en el mercado de semiconductores de banda prohibida ultra ancha gran cuota de mercado.

además, element six completó recientemente la construcción y puesta en marcha de una instalación cvd avanzada en portland, oregón, que funciona con energía renovable y es capaz de producir en masa sustratos de diamantes monocristalinos de alta calidad.

cabe destacar que el diamante se divide en dos tipos: monocristalino y policristalino. el diamante policristalino se utiliza generalmente en disipadores de calor, ventanas de infrarrojos y microondas, revestimientos resistentes al desgaste, etc. sin embargo, no puede ejercer realmente las excelentes propiedades eléctricas del diamante. esto se debe a la existencia de límites de grano en su interior, lo que provocará un portador. movilidad y carga la eficiencia de recolección se reduce considerablemente, lo que inhibe severamente el rendimiento de los dispositivos electrónicos preparados por él. el diamante monocristal no tiene tales preocupaciones y generalmente se usa en áreas clave como detectores y dispositivos de energía;

durante muchos años, los diamantes sintéticos fabricados con tecnología de alta presión y alta temperatura (hpht) se han utilizado ampliamente en aplicaciones de rectificado, aprovechando la extrema dureza y la extrema resistencia al desgaste del diamante. en los últimos 20 años, se han comercializado nuevos métodos de formación de diamantes basados ​​en la deposición química de vapor (cvd), que permiten la producción de diamantes monocristalinos y policristalinos a menores costos. estos nuevos métodos sintéticos permiten aprovechar plenamente las propiedades ópticas, térmicas, electroquímicas, químicas y electrónicas del diamante.

diamante de diseño de huawei

en noviembre de 2023, huawei y el instituto de tecnología de harbin solicitaron conjuntamente una patente "un método de unión híbrida para chips integrados tridimensionales basados ​​en silicio y diamante". esta patente implica un método de unión híbrida para chips integrados tridimensionales basados ​​en silicio y. método de unión.

específicamente, utiliza tecnología de enlace híbrido cu/sio2 para integrar tridimensionalmente materiales de sustrato de diamante y a base de silicio. huawei espera aprovechar al máximo las diferentes ventajas de los semiconductores y diamantes basados ​​en silicio mediante la combinación de ambos.

como se menciona en el libro de patentes, "a medida que la densidad de integración continúa aumentando y el tamaño de las funciones continúa reduciéndose, la gestión térmica de los chips electrónicos enfrenta grandes desafíos. la acumulación de calor dentro del chip es difícil de transferir al disipador de calor de la superficie del paquete. , lo que hace que la temperatura de la unión interna aumente repentinamente, amenazando seriamente el rendimiento, la estabilidad y la vida útil del chip. "esta patente aprovecha la alta disipación de calor del diamante y quiere proporcionar canales de disipación de calor para silicio integrado tridimensional. dispositivos basados ​​en para mejorar la confiabilidad del dispositivo.

en marzo de este año, el equipo del profesor yu daquan de la universidad de xiamen colaboró ​​con el equipo de huawei para desarrollar una tecnología de unión de diamantes a baja temperatura basada en una capa nanometálica reactiva, integrando con éxito un sustrato de diamante policristalino en la parte posterior de una placa adaptadora de vidrio 2,5d. chip de embalaje, y el chip de prueba térmica (ttv) se utiliza para estudiar sus características de disipación de calor.

fundición de diamantes,

cultivando la primera oblea de diamante monocristalino del mundo

diamond foundry, una empresa fundada por ingenieros del mit, la universidad de stanford y la universidad de princeton, también ha logrado avances en chips de diamante.

se entiende que la compañía espera utilizar obleas de diamante de cristal único para resolver los desafíos térmicos que limitan la inteligencia artificial, los chips de computación en la nube, la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos y los chips de comunicación inalámbrica.

en octubre de 2023, diamond foundry cultivó la primera oblea de diamante monocristalino del mundo. según datos específicos, esta oblea de diamante tiene un diámetro de 100 mm y un peso de 100 quilates. diamond foundry ahora puede producir obleas de diamante de 4 pulgadas de largo y ancho y menos de 3 mm de espesor en un reactor. estas obleas se pueden usar junto con chips de silicio para conducir y liberar rápidamente el calor generado por los chips.

diamond foundry ha desarrollado una tecnología que implanta diamantes en cada chip. al unir diamantes atómicamente directamente, los chips semiconductores se unen a sustratos de obleas de diamante para eliminar los cuellos de botella térmicos que limitan su rendimiento.

comparación de condiciones de calor.

(fuente: fundición de diamantes)

la ventaja de esta solución es que permite que el chip funcione al menos al doble de su velocidad nominal. los ingenieros de diamond foundry dicen que usar este método en uno de los chips de inteligencia artificial más potentes de nvidia puede incluso triplicar su velocidad nominal en condiciones experimentales.

diamond foundry reveló anteriormente que espera introducir obleas de diamante individuales después de 2023 y colocar un diamante detrás de cada chip. se espera que los diamantes se introduzcan en los semiconductores alrededor de 2033.

advent diamond: tecnología de diamante dopada con fósforo

advent diamond en estados unidos también es una empresa de nueva creación comprometida con la producción en masa de materiales semiconductores de diamante. en abril de este año, advent diamond reveló avances en esta área.

una de las principales innovaciones de advent diamond es la capacidad de cultivar diamantes monocristalinos dopados con fósforo en sustratos preferidos, y es la única empresa en los estados unidos con esta capacidad. el dopaje con fósforo es particularmente importante porque crea semiconductores de tipo n en diamantes, un elemento clave en el desarrollo de dispositivos electrónicos. además, advent diamond ha logrado un hito en el crecimiento de capas de diamantes dopados con boro en grandes áreas, ampliando las aplicaciones potenciales de la electrónica basada en diamantes.

la experiencia de advent diamond se extiende más allá del crecimiento de materiales e incluye capacidades integrales de diseño, fabricación y caracterización de componentes. esto incluye procesos avanzados de sala blanca como grabado, fotolitografía y metalización, así como un conjunto completo de técnicas de caracterización como microscopía, elipsometría y mediciones eléctricas. advent diamond afirmó que utilizó esta tecnología de crecimiento de vanguardia para desarrollar una capa de diamante intrínseca con una concentración de impurezas extremadamente baja, lo que garantiza los más altos estándares de calidad y rendimiento de los materiales de diamante de grado semiconductor.

se entiende que advent diamond actualmente tiene obleas de diamante con incrustaciones de 1 a 2 pulgadas y está trabajando arduamente para expandir el tamaño de la oblea a 4 pulgadas. sin embargo, la densidad de defectos sigue siendo un tema crítico, ya que la mayoría de las obleas tienen alrededor de 108 defectos/cm² o más, que deben reducirse a 103 defectos/cm² para lograr el rendimiento esperado.

empresa francesa diamfab:

lograr obleas de diamante de 4 pulgadas en 2025

además, diamfab, una nueva empresa de semiconductores de diamantes ubicada en francia, también trabaja continuamente en la tecnología de chips de diamantes.

diamfab es una spin-off del institut néel, un laboratorio del centro nacional francés de investigación científica (cnrs), y es el resultado de 30 años de investigación y desarrollo sobre el crecimiento de diamantes sintéticos. el proyecto diamfab se incubó inicialmente en satt linksium, en los alpes de grenoble, una empresa fundada en marzo de 2019 por gauthier chicot y khaled driche, dos doctores en nanoelectrónica e investigadores reconocidos en el campo de los diamantes semiconductores.

diamfab dijo que para satisfacer las necesidades de los mercados de semiconductores y componentes de energía en las industrias automotriz, de energía renovable y cuántica, la compañía ha desarrollado tecnologías innovadoras en el campo de la epitaxia y el dopaje de diamantes sintéticos y posee cuatro patentes. en finas capas de diamante, crecimiento y dopaje, y diseño de componentes electrónicos de diamante.

en marzo de este año, la empresa anunció que había recibido una financiación de primera ronda de 8,7 millones de euros. esta ronda de financiación permitirá a diamfab establecer una línea de producción piloto, preindustrializar su tecnología y acelerar su desarrollo para satisfacer la creciente demanda de semiconductores de diamante.

diamfab ha solicitado una patente para condensadores totalmente de diamante y está trabajando con empresas líderes en el campo. gauthier chicot, director general de diamfab, afirmó: “entre otros parámetros, hemos alcanzado nuestros objetivos: más de 1000 a/cm²alta densidad de corriente y campo eléctrico de ruptura superior a 7,7mv/cm. estos son parámetros clave para el rendimiento futuro de los dispositivos y ya son superiores a los que proporcionan los materiales existentes, como el sic, para dispositivos electrónicos de potencia. además, tenemos una hoja de ruta clara para permitir que las obleas de 4 pulgadas para 2025 sean un factor clave para la producción en masa. "

japón desarrolla plenamente la industria de virutas de diamante

a juzgar por los resultados de la investigación que se han anunciado, la exploración industrial de chips de diamante en japón es más completa.

a partir de 2022, japón ha producido obleas de diamante con una pureza que se puede utilizar en proyectos de computación cuántica; a principios de 2023, un profesor de la universidad saga de japón y el fabricante japonés de piezas de precisión orbray colaboraron para desarrollar un semiconductor de potencia hecho de diamante. puede funcionar con 1 cm² y 875 megavatios de electricidad. entre los semiconductores de diamante, el valor de potencia de salida es el más alto del mundo; en agosto del mismo año, el equipo de investigación de la universidad de chiba en japón propuso una nueva tecnología láser que puede moverse a lo largo del cristal óptimo. plano. cortar diamantes sin esfuerzo.

método de corte del equipo de investigación de la universidad de chiba

un proceso de corte basado en láser que corta diamantes limpiamente sin dañarlos. los investigadores dicen que la nueva tecnología previene la propagación de grietas no deseadas durante el corte por láser al enfocar pulsos láser cortos en un volumen estrecho y cónico dentro del material.

la universidad de chiba dijo que la nueva tecnología propuesta podría ser un paso clave para convertir los diamantes en "materiales semiconductores adecuados para tecnologías más eficientes en el futuro". el profesor hidai dijo que cortar diamantes con láser "permite la producción de obleas de alta calidad a bajo costo" y es esencial para fabricar dispositivos semiconductores de diamantes.

empresa americana akhan

akhan se especializa en la fabricación en laboratorio de materiales de diamante sintéticos de calidad electrónica. ya en agosto de 2021, akhan anunció el desarrollo de la primera oblea de 300 mm que combina silicio cmos con un sustrato de diamante, logrando un hito.

alrededor de 2013, akhan obtuvo una licencia exclusiva de aplicación de semiconductores de diamantes para la innovadora tecnología de deposición de diamantes a baja temperatura desarrollada por el laboratorio nacional argonne del departamento de energía de ee. uu. esta tecnología puede depositar nanodiamantes en una variedad de materiales de sustrato de obleas a temperaturas tan bajas como 400 grados celsius. la combinación de la tecnología de diamantes de baja temperatura de argonne y el proceso miraj diamond de akhan rompe la barrera en la industria de los semiconductores que limitaba el uso de películas de diamante al dopaje de tipo p.

posteriormente, akhan anunció su plataforma miraj diamond, que desarrolló un nuevo proceso patentado en el que se crean materiales de diamante tipo n sobre silicio con propiedades no probadas anteriormente.

como se menciona en el artículo anterior del semiconductor industry observer "diamond chips, próximamente para uso comercial", adam khan, fundador y director ejecutivo de akhan, fundó una nueva empresa, diamond quanta, en enero de este año para centrarse en el campo de los semiconductores con la propósito de utilizar las excelentes propiedades del diamante. proporcionar soluciones avanzadas para electrónica de potencia y dispositivos fotónicos cuánticos.

en mayo de este año, diamond quanta anunció que su “marco de diamante unificado” conduce a un verdadero dopaje de reemplazo. esta innovadora tecnología integra perfectamente nuevos elementos en la estructura del diamante, dándole nuevas propiedades sin dañar la integridad del cristal.

como resultado, el diamante se ha transformado en un semiconductor de alto rendimiento capaz de soportar portadores de carga negativos (tipo n) y positivos (tipo p). este nivel de movilidad indica que la red de diamantes está muy limpia y ordenada, y que los centros de dispersión están efectivamente pasivados debido a la implementación exitosa de una estrategia de co-dopaje que mitiga los efectos de los defectos de transporte del transportista. además, el proceso de dopaje refina la estructura del diamante existente corrigiendo las dislocaciones, aumentando así la conductividad del material. estos avances no sólo preservan sino que también mejoran la estructura del diamante, evitando errores comunes como una distorsión significativa de la red o la introducción de estados trampa que normalmente reducen la movilidad.

"era necesario poner en marcha diamond quanta y desarrollar este proceso de dopaje avanzado. industrias como la electrónica, la automoción, la aeroespacial, la energía, etc. han estado buscando una tecnología de semiconductores que pueda manejar las crecientes demandas provocadas por las demandas siempre cambiantes de sus presión de la expansión tecnológica", dijo adam khan. "nuestra tecnología es más que un simple material alternativo para las industrias que buscan mejorar la eficiencia de los semiconductores; estamos introduciendo un material completamente nuevo que redefinirá los estándares de rendimiento, durabilidad y eficiencia que soportará sin problemas las cargas de trabajo cada vez más pesadas de la era moderna. un papel integral en el suministro de energía a la carga”.

equipo coreano: reducir los costos de la película de diamante

en abril de este año, el equipo de ciencia de materiales del instituto coreano de ciencias básicas publicó un artículo en la revista nature, anunciando la síntesis exitosa de diamantes a presión atmosférica estándar y 1025 °c. se espera que este método de preparación cree una forma rentable. para la producción de películas de diamantes.

rodney ruoff, líder del equipo de investigación, dijo que hace unos años se dio cuenta de que la síntesis de diamantes no requiere necesariamente condiciones extremas. la exposición del galio metálico líquido al gas metano puede generar grafito, un alótropo del diamante. esto inspiró a ruoff a investigar el galio. -que contiene oro líquido. investigación sobre la ruta de "descarburación" a partir de gases que contienen carbono para producir diamantes. por coincidencia, el equipo de ruoff descubrió que cuando se introducía material elemental de silicio en el entorno de reacción, aparecían pequeños cristales de diamante. basándose en este fenómeno, el equipo experimental mejoró el dispositivo de reacción, expuso la mezcla que contenía galio líquido, hierro, níquel y silicio a una atmósfera mixta de metano e hidrógeno y la calentó a 1025°c. lo lograron con éxito sin utilizar alta presión. y se producen semillas de cristal. en la actualidad, el equipo de ruoff ha preparado con éxito películas de microdiamante compuestas por miles de cristales de diamante.

si esta tecnología de síntesis de presión normal puede extenderse con éxito a una escala mayor en el futuro, abrirá una forma más económica y sencilla de preparar películas de diamante, lo que se espera que proporcione un poderoso impulso al desarrollo de computadoras cuánticas y energía. semiconductores.

no sólo las empresas antes mencionadas promueven la industrialización de los chips "diamante". también hay muchas empresas del sector que están invirtiendo en esto.

a juzgar por diversas tendencias, la industria está prestando cada vez más atención a los semiconductores de diamante y constantemente se acumulan recursos ventajosos, lo que también acelera la velocidad de la investigación, el desarrollo y la industrialización. esto significa el comienzo de la era de las obleas "diamante".

en general, los semiconductores de diamante tienen excelentes propiedades que son superiores a otros materiales semiconductores, como alta conductividad térmica, amplia banda prohibida, alta movilidad del portador, alto aislamiento, transmitancia óptica, estabilidad química y resistencia a la radiación. en la actualidad, la industria está avanzando más hacia el diamante y entrando gradualmente en un período de transformación de desarrollo multifuncional del diamante.

en el futuro, con el desarrollo gradual de tecnología de deposición de diamantes de gran tamaño, alta calidad, gran escala y altamente flexible, se espera que el desarrollo de circuitos integrados a gran escala y circuitos integrados de alta velocidad entre en una nueva etapa. era.

escribe al final

hace ya cincuenta o sesenta años, la comunidad científica inició una locura por la investigación sobre semiconductores de diamante, pero hasta el día de hoy, los dispositivos fabricados con semiconductores de diamante no se han utilizado a gran escala. algunos ingenieros lamentaron que el diamante siempre esté al borde del uso práctico de semiconductores.

es cierto que el diamante tiene importantes ventajas en el campo de los semiconductores, pero para lograr la producción y aplicación a gran escala de chips de diamante, todavía enfrenta muchos desafíos y limitaciones, como el alto costo, el procesamiento difícil, tecnologías inmaduras como el dopaje y limitaciones. ámbito de aplicación.

aunque a este material todavía le queda un largo camino por recorrer, ha mostrado vitalidad y potencial de aplicación en la cadena de semiconductores. creemos que con los esfuerzos conjuntos de todas las partes, en el futuro se seguirán desarrollando materiales de diamante con diversas propiedades excelentes, lo que ayudará a que el campo de los materiales semiconductores dé un paso vital.

por supuesto, el papel fundamental de los nuevos materiales no es vencer a los materiales tradicionales representados por el silicio en la playa, sino servir como complemento y desempeñar un papel pleno en los campos en los que son buenos.