15 серпня 2011 р. | Автор: crok | Переглядів: 1209 | Коментарів: 0
Американські інженери мають намір виготовляти електронні пристрої на основі тонких плівок алмазу замість кремнію, що використувується на даний час. Нова технологія дозволить використовувати їх практично скрізь, у тому числі в космосі, в умовах високої радіації та при екстремальних температурах.

Команда інженерів із Університету Вандербільта розробила технологію створення мікроелектронних пристроїв на основі тонких плівок алмазу. На відміну від традиційних кремнієвих пристроїв, нові алмазні елементи здатні витримувати експлуатацію в екстремальних умовах.

Вченим вже вдалося зробити за новою технологією основні компоненти комп‘ютерних чипів і електронних схем: алмазні транзистори та логічні ворота, які є ключовими елементами комп‘ютерів.

Електроніка на основі алмазу зможе працювати на більш високих швидкостях, при цьому споживаючи менше енергії. Крім того, алмазні мікросхеми більш стійкі до впливу радіації і високих температур. Навіть незважаючи на те, що нова технологія передбачає використання алмазної плівки, вона не є непомірно дорогою для широкого розповсюдження: з одного карату алмаза можна виготовити близько одного мільярда пристроїв.

Алмазна плівка створюється з водню і метану з використанням методу, що називається хімічним осадженням з газової фази, що широко використовується у мікроелектроніці. Цей процес не дуже дорогий - тонке покриття зі штучного алмазу коштує менше однієї тисячної від ціни ювелірних алмазів. Тому процес широко використовується для створення міцних покриттів на різальних інструментах, шестірнях надточних механізмів і т.п. Потенційні області застосування нової алмазної електроніки дуже широкі: військова сфера, робота у космосі та умовах високої радіації, надшвидкісні перемикачі, датчики з ультранизьким енергоспоживанням працюючі при екстремальних температурах від -150 до +500 градусів Цельсія.

Наноалмази можуть застосовуватися у гібридних схемах зі старомодними вакуумними лампами та сучасною твердотільною мікроелектронікою, поєднуючи кращі якості обох технологій. Тонка алмазна плівка може наноситися на шар діоксиду кремнію та поміщатися у вакуум. У звичайних кремнієвих пристроях електрони зіштовхуються з атомами напівпровідника та нагрівають мікросхему, нові алмазні вакуумні транзистори зможуть проводити стільки ж електронів, але виділяютимуть набагато менше тепла. У гібридній мікросхемі електрони рухаються у вакуумі між компонентами з наноалмазів, а не крізь твердий матеріал, як у звичайних мікроелектронних пристроях. У такий спосіб не тільки усувається небезпека перегріву, але й з‘являється можливість знизити енергоспоживання до рівня однієї десятої від кремнієвого аналога.

Для впровадження алмазних електросхем сьогодні особливих перешкод немає: процес використовує існуючі промислові технології. З вакуумом теж проблема не виникне: на даний час напівпровідникові чипи запечатуються у корпуси з інертним газом аргоном. Ця упаковка та металеві ущільнення, використовувані у військових мікросхемах, досить міцні, щоб утримувати вакуум протягом століть.

R&D