Un interrupteur photoconducteur fabriqué à partir d'un diamant synthétique est testé au LLNL sous test.

Les diamants pourraient remplacer le silicium dans certains semi-conducteurs

Alors que les ingénieurs électroniciens atteignent les limites physiques du silicium pour les semi-conducteurs, des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) étudient un matériau alternatif – le diamant – comme semi-conducteur à bande interdite ultra-large.

Le diamant est connu pour avoir une meilleure mobilité des porteurs et une meilleure conductivité thermique, les propriétés les plus importantes pour alimenter les appareils électroniques.

L’équipe a exploré les propriétés des diamants synthétiques qui sont de meilleure qualité que les diamants naturels. Ils sont fabriqués par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). «En électronique, vous voulez commencer avec un matériau pur afin de pouvoir le mouler dans un appareil avec les propriétés que vous souhaitez», explique le physicien du LLNL Paulius Grivickas.

Un interrupteur photoconducteur fabriqué à partir d’un diamant synthétique est testé au LLNL sous test.

Dans les dispositifs photoconducteurs, les ingénieurs en électronique obtiennent la meilleure combinaison de conductivité et de réponse en fréquence en introduisant des impuretés, qui contrôlent les durées de vie de recombinaison des porteurs. Les chercheurs ont découvert qu’une alternative moins coûteuse et plus simple pour les diamants consiste à utiliser l’irradiation électronique, qui engendre des défauts de recombinaison en renversant les atomes du réseau.

«Nous avons décidé de prendre du diamant CVD pur de haute qualité et de l’irradier pour essayer d’adapter la durée de vie de son porteur», déclare Grivackas. «Finalement, nous avons déterminé quel défaut d’irradiation est responsable de la durée de vie des porteurs et comment ce défaut se comporte sous recuit aux bonnes températures.»

Les commutateurs diamantés photoconducteurs produits de cette manière pourraient être utilisés dans le réseau électrique pour contrôler les surtensions et les surtensions, qui peuvent détruire l’équipement. Les commutateurs actuels en silicium sont gros et encombrants et, selon Grivickas, ceux à base de diamant peuvent accomplir la même chose avec un appareil qui tient sur le bout d’un doigt.

Les ingénieurs de Livermore ont travaillé avec des chercheurs de l’Université de Vilnius en Lituanie, de l’Université d’État du Bélarus et de l’Académie nationale des sciences du Bélarus.

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