前沿论文:培育钻石可用于超宽禁带半导体

核心提示▲ Knowledge is Power今天讲的这个事儿,可能很多人都不怎么明白,但对于人类的发展来说却是一个非常重要的信息。我尽量用通俗的语言表述一下。美国有个很有名的实验室,叫“劳伦斯利弗莫尔国家实验室”。这个实验室隶属于美国能源部的国

▲知识就是力量

今天的故事可能很多人不太理解,但它对人类发展来说是一个非常重要的信息。

我尽量用通俗易懂的语言来表达。

美国有一个著名的实验室,叫劳伦斯利弗莫尔国家实验室。这个实验室隶属于美国能源部国家核安全局,由加州大学伯克利分校物理学教授欧内斯特·劳伦斯(Ernest Lawrence)和爱德华·泰勒(edward tylor)共同建立。熟悉的“化学元素周期表”上的113-118号元素就是在这个实验室里发现的。

我偶然发现,在12月14日,LLNL的科学家发表了一篇关于APL的有趣但复杂的论文。主要观点是优质CVD金刚石可用于“超宽带隙半导体”,将极大促进电网、机车、电动车行业的发展。

这个“超宽禁带”是什么鬼?科普:

在固体中,电子的能量值是不同的,都分布在不同的“能带”上。有些电子是束缚的,称为“价电子”;有些自由运行,被称为“自由电子”。价电子所在的能带与自由电子所在的能带之间的间隙称为“禁带”或“带隙”,英文称为bandgap。如果价电子要变成自由电子,它需要额外的能量。这个能量就是“禁带宽度”。我们之前用的材料:硅。带隙为1.12电子伏。后来又发展了一些增加带隙宽度的材料,统称为“宽带隙半导体材料”,可以达到2.3eV以上,比如碳化硅。没错,就是莫桑石。在这一点上,“超宽禁带”的意义以及它代表了怎样的技术不言而喻。

在半导体中,有三个重要因素:

载流子迁移率,说白了就是电子跑得快不快;

击穿场强反映了电气强度;

导热系数,这个比较好理解。

CVD技术培育的金刚石,作为一种高品质的单晶金刚石,在上述三个方面的表现都极为出色。

LLNL的科学家Paulius Grivickas说:“我们试图通过激光加工来‘定制’高纯度CVD钻石的载体生命周期。”

嗯,他用的原文是“裁缝”,意思是定制。

在半导体工艺中,有一种关键器件叫做“光导开关”,其作用可以理解为“由激光脉冲触发”。以前光导开关的关键材料是硅,但是硅做的开关又大又笨重。保利乌斯认为,如果将CVD金刚石用作光导开关材料,“它可以缩小到指甲盖大小”。

这篇论文真的不短,内容很前沿。我在这篇文章中介绍的只是冰山一角。感兴趣的朋友可以点击“阅读原文”查看。总之,LLNL的声明对于促进钻石行业的发展具有积极的意义。它能给人类的发展带来什么样的惊喜,我们将继续观察。

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