«Металлизующий» алмаз мог по желанию переключаться с изолятора на проводник

Исследователи обнаружили, что существует возможность "металлизации" алмазов, которые могут найти широкое применение в электронных устройствах.

Алмаз является эффективным электрическим изолятором, но это не всегда может быть так, в соответствии с новым исследованием MIT и Nanyang Технологического университета (NTU) Сингапура. Команда подсчитала, что деформирующие алмазные наноиглы изменят свою проводимость от изолятора к полупроводнику на металл с высокой проводимостью - и обратно по желанию.

Свойства алмаза

Деформация кажется тем, чего обычно хочется избежать, но в некоторых случаях она может изменить материал к лучшему. Деформация кремния, например, может позволить электронам легче проходить через него, делая транзисторы, которые могут переключаться на 35 % быстрее. Ключевым моментом является применение достаточной деформации, чтобы повлиять на расположение атомов в кристаллической решетке, но не слишком сильно, чтобы нарушить работу самой решетки.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

То, как легко электроны проходят через материал, измеряется как "полосовой разрыв" этого материала, и чем больше это число, тем труднее электронам пройти через него. При 5,6 электрон-вольтах алмаз обычно имеет ультра широкий полосовой разрыв, что делает его отличным изолятором. Но в новом исследовании ученые нашли способ деформировать алмаз, чтобы изменить его "полосовой разрыв".

Используя компьютерное моделирование квантовой механики и механической деформации, команда обнаружила, что алмазный зонд можно использовать для изгибания алмазных наноиголок до различных уровней деформации. Чем больше деформация была применена, тем более узким становился полосовой разрыв, пока он не исчез полностью незадолго до того, как игла сломалась. В этот момент алмаз становится "металлизированным" и отличным электрическим проводником.

"Мы обнаружили, что можно уменьшить полосовой разрыв с 5,6 электрон-вольтов до нуля", - говорит Цзю Ли, автор исследования. Смысл этого заключается в том, что если вы можете непрерывно менять диапазон от 5,6 до 0 электрон-вольт, то вы покрываете весь диапазон полос пропускания". С помощью деформационного инжиниринга вы можете сделать алмаз с полосками пропускания из кремния, который наиболее широко используется в качестве полупроводника, или нитрида галлия, который используется для светодиодов". Вы даже можете сделать его инфракрасным детектором или обнаружить весь спектр света на всем пути от инфракрасной до ультрафиолетовой части спектра".

По словам команды, это может иметь целый ряд интригующих применений. Например, алмаз, изогнутый для того, чтобы иметь градиент деформации поперек, может создать солнечный элемент, который может улавливать более широкую частоту света на одном устройстве - работа, которая в настоящее время требует стопки различных материалов". Эта технология может также использоваться для новых типов квантовых детекторов и датчиков.

Как бы интригующе ни было исследование, в настоящее время оно находится на ранней стадии доказывания концепции, поэтому преждевременно разрабатывать какие-либо практические устройства.

Исследования были опубликованы в журнале "Proceedings of the National Academy of Sciences" ("Труды Национальной академии наук"). опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet