цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Насколько можно растянуть алмаз? Достаточно для выявления оптоэлектронных свойств


Насколько можно растянуть алмаз? Достаточно для выявления оптоэлектронных свойств

Автор: Mike(admin) от 18-01-2021, 01:35

Все мы знаем, что алмазы являются одними из самых твердых и исключительных природных материалов, обладающих рядом экстремальных физических свойств, которые делают их очень желанными. Однако их потенциал выходит далеко за рамки его использования в ювелирных изделиях. Они также имеют большой потенциал в качестве электронного материала.


Насколько можно растянуть алмаз? Достаточно для выявления оптоэлектронных свойств

Недавно совместная исследовательская группа из Городского университета Гонконга (CityU) использовала наномеханический подход, чтобы продемонстрировать однородную эластичность микроизготовленных алмазных массивов. Исследователи говорят, что их результаты показали потенциал деформированных алмазов в качестве потенциальных кандидатов для устройств в микроэлектронике следующего поколения, квантовых информационных технологиях и фотонике.


Насколько можно растянуть алмаз? Достаточно для выявления оптоэлектронных свойств

Теоретический потенциал алмаза в приложениях электроники не является новым открытием. Фактически, исследователи в течение некоторого времени оценивали алмазную технологию как потенциальную замену кремнию, когда закон Мура подходит к своему неизбежному концу. Потенциал алмазов заключается в их структуре. Алмаз - широкозонный полупроводник. Теоретически его свойства могут позволить использовать электронные устройства, выходящие за рамки существующих систем, когда речь идет о допустимой мощности и рабочем напряжении. Например, алмаз может проводить тепло в пять раз лучше, чем медь, и в 22 раза лучше, чем кремний. Он также является отличным проводником и изолятором, а его высокая диэлектрическая прочность означает, что тонкие алмазные слои могут изолировать гораздо более высокие напряжения, чем современные технологии.


Насколько можно растянуть алмаз? Достаточно для выявления оптоэлектронных свойств

Эти показатели указывают на потенциал улучшения электроники. Но алмазы в их необработанном природном виде нельзя просто использовать в электронном дизайне. Материал должен быть легирован, а большая запрещенная зона алмаза и плотная кристаллическая структура затрудняют это. Эта проблема легирования препятствовала развитию алмазной технологии и ее использованию в электронике.


Исследователи экспериментируют с альтернативными легированию решениями, одним из которых является метод, известный как «инженерия деформации». Деформационная инженерия - это когда к материалу прикладывается большая деформация решетки, чтобы изменить его электронную зонную структуру и функциональные свойства. Изначально считалось, что проведение деформационного моделирования для алмазов невозможно из-за их прочности. Однако в 2018 году исследовательская группа CityU во главе с доктором Лу Янгом в сотрудничестве с исследователями из Харбинского технологического института (HIT) и Массачусетского технологического института (MIT) обнаружила, что наноразмерные алмазы при неожиданно большой локальной деформации могут упруго изгибаться. Основываясь на этом открытии, последнее исследование команды продемонстрировало, как это явление можно использовать для разработки функциональных устройств на основе алмаза.


Первым шагом в процессе работы команды было создание микроструктурных монокристаллических образцов алмаза из твердых монокристаллов алмаза в форме моста. Затем эти мосты растягивали с помощью электронного микроскопа. Когда алмазные мосты подвергались циклам непрерывной нагрузки и разгрузки, они демонстрировали большую упругую деформацию - ту, которая была очень однородной - примерно 7,5%. Это перевернуло ожидания исследователей относительно деформации локализованной области. За счет оптимизации геометрии образца они достигли максимальной деформации растяжения до 9,7%, что близко к теоретическому пределу упругости алмаза.


Команда также выполнила расчеты теории функционала плотности, показавшие, что ширина запрещенной зоны алмаза в целом уменьшалась по мере увеличения деформации растяжения. Эти результаты продемонстрировали, что ширина запрещенной зоны может изменяться с косвенной на прямую, что означает, что электрон может напрямую испускать фотон и потенциально обеспечивать возможность эффективных оптоэлектронных приложений. По словам исследователей, эти открытия являются важным ранним шагом в достижении инженерии глубокой упругой деформации микроизготовленных алмазов. При дальнейшем развитии и исследованиях этот процесс и использование алмазов, изготовленных на микрообработке, могут привести к различным применениям, от микроэлектронных систем до транзисторов с деформационной инженерией.




© digitrode.ru




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий