El consumo mundial de energía ha aumentado año tras año, y la escasez de energía a escala mundial es motivo de gran preocupación. Por esta razón, es importante utilizar la energía electricidad producida por la generación de energía de manera aún más eficiente, la clave paraque es el desarrollo de dispositivos de energía * 1 que controlan la energía eléctrica.Los actuales dispositivos de alimentación de Si convencionales se han desarrollado mucho, pero se cree que su rendimiento es cercano al máximo, lo que significa que un mayor desarrollo se vuelve muy difícil.
Por lo tanto, recientemente se ha prestado mucha atención a otros materiales que poseen mejores propiedades físicas que el Si, como SiC, GaN, Ga2O3 óxido de galio y diamante, es decir, semiconductores de banda ancha * 2.Entre estos, el diamante muestra no solo el voltaje de ruptura de aislamiento más alto * 3 y la movilidad del portador * 4 sino también una conductividad térmica más grande que cualquier otro material.Estas son grandes ventajas en la realización de dispositivos de potencia con propiedades de resistencia de alto voltaje, pérdida de transmisión reducida, alta velocidad y miniaturización.El diamante es, por lo tanto, considerado como un material definitivo para dispositivos de potencia con gran promesa.Por otro lado, dado que el diamante posee extrema dureza y estabilidad química, no es una tarea fácil fabricar estructuras de dispositivos mediante grabado.
Aunque la tecnología de fabricación actual de dispositivos de energía de diamante utiliza el proceso de plasma * 5, la tasa de grabado no solo es baja sino que el diamante proximal al sitio de grabado está dañado debido al plasma, lo que deteriora el rendimiento del dispositivo.Por lo tanto, se deseaba desarrollar un proceso sin plasma que permitiera el grabado de diamantes a alta velocidad.En este estudio, al centrarnos en la reacción de solución sólida * 6 de carbono en níquel, nuestro objetivo es desarrollar un nuevo proceso de grabado de diamantes.
El presente estudio se realizó como un esfuerzo de colaboración de investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada e investigadores de la Universidad de Kanazawa, incluido el estudiante graduado de doctorado Masatsugu NAGAI y el Profesor Asociado Norio TOKUDA. Al emplear una reacción continua de solución sólida decarbono de diamante con níquel en vapor de agua a alta temperatura 1000 ° C, se ha realizado un proceso de grabado de diamante anisotrópico * 7 a la tasa más alta aproximadamente 8,7 μm / min reportado hasta ahora.El vapor de agua a alta temperatura oxida la superficie del níquel y los átomos de carbono solutos sólidos se convierten en dióxido de carbono o monóxido de carbono mediante una reacción de oxidación-reducción con óxido de níquel.El sistema de reacción libera dióxido de carbono y monóxido de carbono, lo que evita la saturación de átomos de carbono en el níquel y permite el grabado continuo de diamantes a una velocidad elevada.Además, el vapor de agua a alta temperatura, a diferencia del oxígeno, no reacciona directamente con el diamante, por lo que ahora es posible el grabado selectivo del diamante en contacto directo con el níquel.Además, dado que no se usa plasma, esta tecnología no produce el daño de plasma que deteriora el rendimiento del dispositivo.
Se espera que al utilizar la tecnología desarrollada en este estudio, se puedan fabricar estructuras de compuerta de dispositivos de energía de diamante con zanja vertical * 8, que deben mostrar características de pérdida de transmisión altamente reducida y resistencia de alto voltaje.Además, se espera que esta tecnología sea aplicable no solo a la fabricación de estructuras de dispositivos, sino también a procesos de fabricación como el halagado y corte de diamantes.
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Materiales proporcionados por Universidad de Kanazawa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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