當像風車和太陽能電池板一樣的發電機將電力轉移到家裡、企業和電網中時, 它們會喪失近10%的電力。 為解決這一問題, 科學家正在研究新的金剛石半導體電路, 從而使電力轉換系統更加高效。
一群來自日本的研究人員利用氫化金剛石成功研製出電力轉換系統中的關鍵電路。 更重要的是, 他們證實其可在300℃的高溫下正常運轉。 這些電路可被用於比矽基設備更小、更輕並且更高效的金剛石基電子器件。 近日, 研究人員在美國物理聯合會(AIP)出版集團所屬《應用物理快報》上報告了這一成果。
矽的材料屬性使其成為大功率、高溫和高頻電子器件中電路的糟糕選擇。
在目前的研究中, 科學家測試了氫化金剛石或非(NOR)邏輯電路在高溫下的穩定性。 這種被用於電腦的電路僅在兩個輸入都是零時才會產生輸出。 電路含有兩個金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。 其被用於很多電子設備以及像微處理器一樣的數位積體電路。 2013年, Liu和同事首次報告稱製造出增強型氫化金剛石MOSFET。
當研究人員將電路加熱到300℃時, 其能正確運行, 但在400℃下失靈。 他們懷疑, 較高的溫度導致MOSFET崩潰。 不過, 隨著另一個團隊報告稱在400℃下實現了類似氫化金剛石MOSFET的成功運行,
未來, 研究人員計畫通過改變氧化物絕緣體並且改善製造流程, 提高電路在高溫下的穩定性。 他們希望構建出能在500℃和2千伏特以上運行的氫化金剛石MOSFET邏輯電路。 (宗華)