12 февраля, по сообщениям китайских СМИ, китайская исследовательская группа искусственно синтезировала супералмаз, потенциально преодолевая ограничения применения кубического алмаза.
Группа под руководством профессоров Лю Бинбина и Яо Мингуана из Национальной ключевой лаборатории материалов высокого давления и сверхтвёрдых материалов и Центра комплексной науки о сверхвысоких давлениях физического факультета Цзилиньского университета в сотрудничестве с профессором Чжу Шэнцаем из Университета Сунь Ятсена добилась крупного прорыва. Их последняя исследовательская работа под названием «Общий подход к синтезу гексагонального алмаза путём нагревания постграфитовых фаз» была опубликована в журнале Nature Materials. В статье был раскрыт новый путь образования графитом гексагонального алмаза через постграфитовую фазу при высоких температуре и давлении.
В статье говорится, что группа исследователей впервые синтезировала высококачественный гексагональный алмазный материал, продемонстрировав исключительную твёрдость, превосходящую твёрдость кубического алмаза, и превосходную термическую стабильность.
Это открытие не только открывает эффективный метод искусственного синтеза чистого гексагонального алмаза, убедительно доказывая его самостоятельность, но и добавляет новый элемент с ещё более высокими характеристиками в семейство сверхтвёрдых материалов и новых углеродных материалов, потенциально преодолевая ограничения применения кубического алмаза. Это открытие также имеет важное значение для более глубокого понимания особенностей происхождения алмазов, обнаруженных в метеоритах и в ходе крупных геологических событий.
В настоящее время страны по всему миру разрабатывают полупроводниковые технологии четвёртого поколения, и применение алмазных материалов стало важнейшим прорывом.
Другими словами, алмазные полупроводниковые материалы будут играть ведущую роль в будущем, поскольку их физические свойства, такие как твёрдость, скорость звука, теплопроводность и модуль Юнга, не имеют себе равных среди всех материалов.
Благодаря своим исключительным физическим свойствам алмаз часто называют «полупроводниковым материалом высшей мощности». Его преимущества включают:
1. Большая ширина запрещённой зоны и высокая стойкость к пробою диэлектрика;
2. Высокая мобильность (скорость переключения) и низкое энергопотребление;
3. Стабильная работа даже в условиях высоких температур и высокой радиации.
Алмаз особенно хорошо подходит для силовых полупроводников, поскольку, будучи изолятором, его электрическая прочность на пробой в 33 раза выше, чем у кремния, что значительно превышает показатели SiC и GaN. Ширина запрещённой зоны в 5,5 раз больше, чем у кремния. Запрещённая зона относится к диапазону энергий, в котором в твёрдом материале отсутствуют электронные состояния. Чем больше ширина запрещённой зоны, тем меньше вероятность пробоя диэлектрика. Алмазные силовые полупроводники также могут работать в условиях примерно в пять раз более высоких температур и теоретически выдерживать мощность, примерно в 50 000 раз превышающую мощность.
Япония, несомненно, является мировым лидером в области исследований и разработок алмазных полупроводниковых материалов. От исследований и разработок алмазных подложек до проектирования устройств и производства оборудования Япония уже заложила прочный фундамент, постепенно совершенствуя производственную цепочку. Моя страна также догоняет.
