金刚石芯片将成为下一代传感器和功率元件的解决方案,这些传感器和功率元件不怕过热。但要大规模采用,需要一种低成本和高效的技术工艺来获得金刚石薄膜和基板。看来,韩国的科学家已经找到了解决方案。据报道,他们已经学会了如何在普通大气压和相当简单的设备上合成人造钻石,只需几分钟。
韩国科学家合成的钻石类型。图片来源:UNIST
大约50年前,人造钻石首次在通用电气的实验室中生长。为此,有必要模仿地球地幔中的条件,钻石自然形成。科学家们将硫化铁置于压力为10,000个大气压,温度为1,400°C的人工环境中,在这种条件下,在碳存在下从种子中合成钻石。合成金刚石也可以通过化学气相沉积法生产。同样在种子存在的情况下,并使用先进的设备。
蔚山国立科学技术研究所(UNIST)的科学家们提出了一些完全不同和简单的东西。早些时候,这项新研究的作者之一注意到碳原子可以在液态镓存在下键合。其熔点仅为29.76°C。 在甲烷气体的环境中,在镓的存在下,碳被转化为石墨烯。因此,这种方法可用于合成钻石。
这一发现是偶然的:一滴液态镓落在硅晶圆上并溶解了它。在这个地方,科学家们发现了微小钻石的内含物。进一步的研究导致了一种工艺的发展,其中液镓、硅、铁和镍的混合物在一个小坩埚中加热到 1025 °C 的温度并暴露于甲烷和氢气中。在一个小的工作室中,钻石在15分钟内出现,无需底漆。
科学家们相信,由于他们的发现,将有可能启动金刚石基板和薄膜的合成,以满足半导体行业及其他行业的需求。