鉆石是一種由碳元素組成的單質(zhì)晶體。鉆石美麗、稀有，是愛(ài)情和忠貞的象征，代表永恒不破的愛(ài)情，是人們常用的珠寶。

在半導(dǎo)體行業(yè)中，硅在電子領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位，但它的物理極限已接近尾聲。為了更有效地為電網(wǎng)、機(jī)車(chē)甚至電動(dòng)汽車(chē)供電，科學(xué)家正在將鉆石作為超寬帶隙半導(dǎo)體。

鉆石被證明具有優(yōu)異的載流子遷移率、擊穿電場(chǎng)和導(dǎo)熱率的能力，這是電力、電子設(shè)備最重要的特性。在開(kāi)發(fā)用于生長(zhǎng)高質(zhì)量單晶的化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝之后，這尤其令人期望。

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勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究小組探索了這種人造鉆石的性能，這些鉆石的質(zhì)量要高于天然鉆石。LLNL物理學(xué)家Paulius Grivickas說(shuō)：“在電子產(chǎn)品中，您希望盡可能從純凈的材料開(kāi)始，以便將其模制成具有所需性能的設(shè)備。”如圖所示由合成化學(xué)氣相沉積鉆石制成的光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)正在測(cè)試中。

在光電導(dǎo)器件中，電導(dǎo)率和頻率響應(yīng)的最佳組合是通過(guò)引入雜質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該雜質(zhì)可控制載流子復(fù)合壽命。研究人員發(fā)現(xiàn)，在鉆石中，這種方法的一種廉價(jià)且簡(jiǎn)便的替代方法是電子輻照，這種輻照是通過(guò)將晶格原子敲掉而產(chǎn)生復(fù)合缺陷的。

研究人員說(shuō)：“我們對(duì)自己說(shuō)，'讓我們把這種純凈的高質(zhì)量CVD鉆石接受照射，看看我們是否可以調(diào)整載體的壽命?！?“最終，我們確定了哪種輻射缺陷決定了載流子的壽命，以及該缺陷在技術(shù)上相關(guān)的溫度下如何退火的理解?！?/span>

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以此方式生產(chǎn)的光電導(dǎo)金剛石開(kāi)關(guān)可用于例如電網(wǎng)中，以控制電流和電壓浪涌，從而使設(shè)備無(wú)法正常工作。研究人員表示，當(dāng)前的硅開(kāi)關(guān)體積大而笨重，但是基于鉆石的開(kāi)關(guān)可以用適合指尖的設(shè)備完成同樣的事情。

該研究成果論文發(fā)表在最近的《應(yīng)用物理通訊》上，搞研究還在能量輸送系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，該團(tuán)隊(duì)證明了兆瓦級(jí)無(wú)線(xiàn)電頻率發(fā)電的可能性，這需要優(yōu)化鉆石的高頻響應(yīng)。

參考：Carrier recombination and diffusion in high-purity diamond after electron irradiation and annealing,Applied Physics Letters(2020).DOI: 10.1063/5.0028363

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