作者:宗华 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/4/25 15:38:44
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氢化金刚石电路可在高温下运行

 

当像风车和太阳能电池板一样的发电机将电力转移到家里、企业和电网中时,它们会丧失近10%的电力。为解决这一问题,科学家正在研究新的金刚石半导体电路,从而使电力转换系统更加高效。

一群来自日本的研究人员利用氢化金刚石成功研制出电力转换系统中的关键电路。更重要的是,他们证实其可在300℃的高温下正常运转。这些电路可被用于比硅基设备更小、更轻并且更高效的金刚石基电子器件。近日,研究人员在美国物理联合会(AIP)出版集团所属《应用物理快报》上报告了这一成果。

硅的材料属性使其成为大功率、高温和高频电子器件中电路的糟糕选择。“对于大功率发电机来说,金刚石更适合于制造小尺寸、低电力损耗的电力转换系统。”论文共同作者、日本国家材料科学研究所研究人员Jiangwei Liu表示。

在目前的研究中,科学家测试了氢化金刚石或非(NOR)逻辑电路在高温下的稳定性。这种被用于计算机的电路仅在两个输入都是零时才会产生输出。电路含有两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。其被用于很多电子设备以及像微处理器一样的数字集成电路。2013年,Liu和同事首次报告称制造出增强型氢化金刚石MOSFET。

当研究人员将电路加热到300℃时,其能正确运行,但在400℃下失灵。他们怀疑,较高的温度导致MOSFET崩溃。不过,随着另一个团队报告称在400℃下实现了类似氢化金刚石MOSFET的成功运行,较高温度或许是可以达到的。相比之下,硅基电子设备的最高运行温度在150℃左右。

未来,研究人员计划通过改变氧化物绝缘体并且改善制造流程,提高电路在高温下的稳定性。他们希望构建出能在500℃和2千伏特以上运行的氢化金刚石MOSFET逻辑电路。(宗华)

 
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