Американці мають намір виготовляти електронні пристрої на основі тонких плівок алмазу

Нова технологія дозволить використовувати їх практично скрізь, у тому числі в космосі, в умовах високої радіації і при екстремальних температурах.

Команда інженерів з Університету Вандербільта розробила технологію створення мікроелектронних пристроїв на основі тонких плівок алмазу. На відміну від традиційних кремнієвих пристроїв, нові алмазні елементи здатні витримувати експлуатацію в екстремальних умовах.

Вченим вже вдалося зробити за новою технологією основні компоненти комп’ютерних чіпів та електронних схем: алмазні транзистори і логічні ворота, які є ключовими елементами комп’ютерів.

Електроніка на основі алмазу зможе працювати на більш високих швидкостях, при цьому споживаючи менше енергії. Крім того, алмазні мікросхеми більш стійкі до впливу радіації і високих температур. Навіть незважаючи на те, що нова технологія припускає використання алмазної плівки, вона не є непомірно дорогий для широкого розповсюдження: з одного карата алмазів можна виготовити близько одного мільярда пристроїв.


Зображення алмазного тріода, зроблене електронним мікроскопом

Алмазна плівка складається з водню і метану з використанням методу, званого хімічне осадження з газової фази, який широко використовується в мікроелектроніці. Цей процес не дуже дорогий – тонке покриття з штучного алмазу коштує менше однієї тисячної від ціни ювелірних алмазів. Тому процес широко використовується для створення міцних покриттів на ріжучих інструментах, шестернях надточних механізмів і т. п. Потенційні області застосування нової алмазної електроніки дуже широкі: військова сфера, робота в космосі і умовах високої радіації, надшвидкісні перемикачі, датчики з ультранизьким енергоспоживанням працюють при екстремальних температурах від -150 до +500 градусів Цельсія.

Наноалмази можуть застосовуватися в гібридних схемах зі старомодними вакуумними лампами і сучасної твердотільної мікроелектронікою, об’єднуючи кращі якості обох технологій. Тонка алмазна плівка може наноситися на шар діоксиду кремнію і поміщатися в вакуум. У звичайних кремнієвих пристроях електрони зіштовхуються з атомами напівпровідника і нагрівають мікросхему, нові алмазні вакуумні транзистори зможуть проводити стільки ж електронів, але виділяють значно менше тепла. У гібридної мікросхеми електрони рухаються у вакуумі між компонентами з наноалмазів, а не через твердий матеріал, як у звичайних мікроелектронних пристроях. Таким чином не тільки усувається небезпека перегріву, але і з’являється можливість знизити енергоспоживання до рівня однієї десятої від кремнієвого аналога.

Для впровадження алмазних електросхем сьогодні особливих перешкод немає: процес використовує існуючі промислові технології. З вакуумом теж проблема не виникне: в даний час напівпровідникові чіпи запечатуються в корпуси з інертним газом аргоном. Ця упаковка і металеві ущільнення, що використовуються у військових мікросхемах, досить міцні, щоб утримувати вакуум протягом століть.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *