Британские и шведские ученые из компаний DeBeers Industrial Diamonds (г. Аскот,Великобритания) и Innovative Materials Group (г. Вастерас, Швеция) научилисьсоздавать синтетические алмазные пленки, каждая из которых представляет собойодин кристалл, в который может быть введено необходимое количество
примесей,позволяющих получить материал с заданными свойствами.
Новое достижение в области технологии позволит создать электронные компонентыиз алмазов. Они будут обладать великолепными качественными характеристиками,по сравнению с существующими – кремниевыми, и смогут найти применение в такихобластях, как радиолокация и системы спутниковой связи.
Алмазы давно интересовали ученых, поскольку могут стать реальной заменой кремнию.Они прочнее и обладают большей стойкостью к воздействию высоких температур, чтокрайне важно для работы при больших уровнях потребления энергии и в области высокихчастот. Например, кремниевые компоненты начинают работать ненадежно уже при 150oC,в то время как элементы на алмазной основе смогут функционировать при температурах,превышающих 400oC.
Как и в кремний, в алмаз можно вводить примеси, позволяющие изменить его электропроводность.Однако естественные алмазы содержат слишком много примесей, в то время как синтетическиеалмазы состоят из множества мелких кристалликов, границы между которыми препятствуютсвободному перемещению электронов.
Для создания монокристаллической алмазной пленки была использована технология,получившая название “микроволновое плазменное осаждение паров химических элементов”.Атомы углерода из газообразного метана осаждаются на подложке, образуя кристаллалмаза. В предыдущих попытках осаждения углерода на кремниевую подложку образовываласьпленка, состоящая из большого количества маленьких кристаллов. Одной из “хитростей”,использованных в новой технологии, стало использование в качестве подложки такжеалмазной пластинки, квадратной формы размером 4 мм. Она создается из графитапод действием высоких давлений и температур. Затем поверхность искусственногоалмаза тщательно полируется, и на ней осаждается тонкая монокристаллическая алмазнаяпленка. В качестве примеси использовалось небольшое количество бора, с помощьюкоторого алмаз из изолятора превращался в полупроводник. При исследовании пленкивыяснилось, что мобильность носителей в нем значительно выше, чем в других аналогичныхматериалах – в частности, в карбиде углерода или нитриде галлия.
Несмотря на высокую пока что стоимость, алмазная электроника уже сейчас сможетнайти применение в отдельных специализированных областях, где требуется элементнаябаза с исключительно высокими характеристиками. Алмазные электронные компонентырадаров смогут передавать мощность в 100 раз большую, чем аналогичные кремниевые.На их основе можно создавать приборы для космических кораблей, которые смогутработать при очень высоких температурах, а также усовершенствованные дисплеис плоскими экранными панелями. Их способность работать при высоких температурах,а также механическая прочность, позволят создать миниатюрные и быстрые микропроцессоры.