O diamante há muito é considerado um material semicondutor com propriedades físicas e elétricas excepcionais que superarão em muito os semicondutores tradicionais, incluindo os promissores carboneto de silício e nitreto de gálio. Mas tantos obstáculos atrapalharam os pesquisadores que a comercialização de elementos e lascas de diamante foi empurrada para algum lugar no futuro, até que a empresa Advent Diamond abordou o assunto…
Fonte da imagem: Advent Diamond
É relatado que a empresa americana Advent Diamond alcançou um ponto de viragem decisivo na promoção de diamantes na indústria de semicondutores. Conseguiu desenvolver toda uma gama de processos técnicos para o cultivo de diamantes artificiais, preparando-os para processamento, inclusive ligas, e também desenvolveu tecnologias protegidas por patente para processamento, gravação e metalização de blanks de diamante com posterior controle de qualidade até a determinação do elétrico e parâmetros físicos dos produtos resultantes.
O elemento mais importante do quebra-cabeça do “diamante como semicondutor” foi a tecnologia de dopagem de camadas de diamante com fósforo. O fósforo é considerado o único dopante tipo n relativamente pequeno no diamante, o que tornará possível a produção de transistores e diodos de diamante com condutividade eletrônica. Diamond não teve problemas específicos com furo ou condutividade do tipo p. E com o advento de camadas para fazer n-junções, o diamante se transforma em um material semicondutor completo e universal.
Em geral, o diamante possui um conjunto de propriedades completamente inacessíveis aos semicondutores tradicionais. Em primeiro lugar, existem as propriedades físicas do diamante, das quais a mais valiosa para os chips será a sua impressionante condutividade térmica. Um diamante pode ser seu próprio radiador e isso vale muito. Um chip de diamante suportará uma densidade de potência que destruiria qualquer outro chip. Esta qualidade é muito procurada no carregamento de veículos eléctricos, cuja potência está em constante crescimento, nas energias renováveis, no espaço, na aviação e em muitos outros locais.
Outra qualidade indubitavelmente notável dos semicondutores de diamante é o seu gap de banda recorde, o que torna este material único em termos de características de frequência, e estes são, antes de tudo, poderosos sistemas de radar e sensores de partículas alfa, radiação ultravioleta e raios X e prótons. . Finalmente, a alta estabilidade das propriedades quânticas dos diamantes promete-lhes um lugar digno no campo dos computadores quânticos. E o Advent Diamond também possui esses materiais quânticos.
Diodo RF Diamante Advento
Mas também existem problemas. Hoje, os wafers de diamante para fabricação de semicondutores estão disponíveis em diâmetros de 1 e 2 polegadas. Uma mudança para wafers de 4 polegadas está sendo feita, mas ainda não é convincente. Isto não pode tornar os díodos e transístores de diamante baratos, embora os militares estejam dispostos a pagar por tais produtos. Por exemplo, a Advent Diamond produz diodos de radiofrequência de diamante para proteger caminhos de receptores com densidades de corrente acima de 1 kA/cm2. Esta é uma solução ideal para sistemas de radar e é extremamente difícil de substituir. Principalmente considerando que um diodo de diamante operará normalmente em temperaturas de até 400 °C.
Toda essa beleza é estragada por outro fato. Até agora, durante a produção de blanks de diamante, existem muitos defeitos. Assim, a empresa fala em uma densidade de defeitos de 108/cm2. Com tamanha densidade de defeitos, é muito prematuro falar em produção comercial normal de componentes. A Advent Diamond acredita que para comercializar processos de semicondutores de diamante, a densidade do defeito deve ser reduzida para 103/cm2. A empresa tem desenvolvimentos que ajudarão a buscar esse resultado, mas com certeza não será rápido.