Dočkáme se elektroniky z diamantů?

Vědci z univerzity ve Vanderbiltu přišli s novým způsobem jak vyrábět čipy a elektrické obvody. Křemík by mohl být nahrazen diamantem. Tato elektronika by se hodila především pro extrémní podmínky.

Dočkáme se elektroniky z diamantů?


První námitkou, která se ihned nabízí, je samozřejmě cena diamantové elektroniky. Autoři výzkumu ovšem tvrdí, že ve skutečnosti nebude nijak závratná. Diamantu bude potřeba velmi málo, 1 karát vystačí až na miliardu součástek. Navíc se použijí syntetické diamanty vyráběné z vodíku a metanu chemickou depozicí par. Tyhle diamanty mají cenu asi 1000krát nižší než „pravé" kameny používané při výrobě šperků – jsou tak levné, že se můžeme setkat i diamantovými vrstvami na nástrojích nebo nádobí. V úhrnu by tedy cena nových čipů nemusela nijak podstatně převyšovat křemíkovou technologii.
Vědci již na bázi diamantu dokázali vytvořit základní mikroelektronické součástky, tranzistory i logická hradla. Tato zařízení oproti křemíkovým spotřebovávají méně energie (údajně až 10násobně) a mohou pracovat vyšší rychlostí. Fyzikální a chemické vlastnosti diamantu dovolují také jejich nasazení při vysokých (ale i velmi nízkých) teplotách a tam, kde je elektronika vystavena záření.
Z toho se už odvozují i potenciální aplikace: elektronika pro vojenský průmysl (výzkum byl podpořen grantem americké armády) nebo používaná ve vesmíru, senzory v prostředí plném radiace, rychlé přepínače nebo zařízení extrémně energeticky nenáročná.
Nanodiamantové obvody jsou hybridní, kombinuje se v nich celá řada prvků a principů, počínaje obdobou starých vakuových elektronek po mikroelektroniku solid-state. Diamantový film je nanášen na substrát oxidu křemičitého (vlastně další příklad hybridní technologie; není to tedy tak, že by křemík byl zcela opuštěn). Samotný pohyb elektronů je podobný jako u elektronek, procházejí vakuem oddělujícím diamantové komponenty. To samozřejmě znamená určitou nevýhodu, výrobní postup vyžaduje toto vakuum vytvořit (polovodiče se dnes jinak kompletují např. v prostředí inertních plynů typu argonu). Jinak by však mělo být možné používat už zavedené výrobní procesy.
Na druhé straně ale elektrony pohybující se vakuem nenarážejí do atomů pevného polovodiče, takže při provozu nevzniká prakticky žádné odpadní teplo. Účinnost přenosu je jednou z příčin energetické nenáročnosti těchto systémů. Druhým faktorem pak je, že diamant je vůbec nejlepším známým emitorem elektronů, takže vytvořit silné paprsky elektronů nevyžaduje příliš energie.
Prostředí vakua by elektroniku mělo také chránit před poškozením v důsledku záření, které v klasickém křemíkovém světě narušuje fungování tranzistorů. Tady může záření dopadat pouze na anodu a katodu, což má mít mnohem méně destruktivní účinky. Diamantová elektronika by mohla dobře pracovat v jaderných reaktorech (a navíc i při vysokých teplotách v případě havárie).

Zdroj: ScienceDaily

Úvodní foto: © SimFan - Fotolia.com










Komentáře