Японские ученые из Исследовательского центра электронных и оптических материалов, Национальный институт материаловедения (NIMS), разработали первый в мире транзистор на основе алмазов. Устройство способно работать при очень высоких температурах и практически не нуждается в охлаждении по сравнению с кремниевыми аналогами. Исследование опубликовано в научном журнале Advanced Science (AdvSci).
По словам специалистов, алмазный полупроводник может действовать при температуре выше 300°C, тогда как предел для процессоров на основе кремния составляет 100°C.
В рамках проекта ученые создали транзистор с двумя «алмазными слоями, легированными фосфором». Фосфорное легирование, или, говоря проще, добавка элемента в слои необходимо для увеличения проводимости. Таким образом формируется n-канальный слой, несущий свободные электроны, который заменяет прослойку кремния в обычном чипе.
Когда через слой проходит достаточное количества электронов, они соединяют два конца затвора, известные как «исток» и «сток». Это замыкает цепь и переключает устройство со значения 1 на значение 0.
По словам авторов разработки, созданное ими устройство обеспечило самую высокую стабильность и проводимость при чрезвычайно высоких температурах среди существующих аналогов.
Алмазные полупроводники обладают более широкой запрещенной зоной по сравнению с кремниевыми. Запрещенная зона измеряется в электронвольтах (эВ) и представляет собой область внутри n-канала, в которой электроны могут свободно перемещаться. Широкая запрещенная зона означает, что компонент способен работать при более высоких напряжениях и частотах. У алмаза показатель составляет 5,47 эВ, тогда как у кремния — всего лишь 1,12 эВ.
По словам ученых, алмазные процессоры найдут применения в технике для самых суровых условий, включая открытый космос. Также их можно использовать в электромобилях и других устройствах.
Ранее ученые разработали почти неразрушимый материал, уступающий по твердости лишь алмазам.
