闪光的芯片

【英国《新科学家》周刊9月14日一期文章】题：闪光的芯片（作者库尔特·克莱纳）
工程师们成功地利用钻石制成了半导体，他们朝着制造钻石微芯片的目标又前进了一大步。对于雷达和卫星发射器来说，钻石芯片的价值是不可估量的，因为冷却钻石芯片比硅芯片需要的能量要少，而且钻石芯片不会像硅芯片那样很快燃烧起来。
十多年来，工程师们希望能用钻石来代替硅。硅电路在150摄氏度时性能开始不稳，200摄氏度时就完全停止工作。而以钻石为材料的电路在400摄氏度或更高的温度下仍可正常运转。钻石电子雷达发射器传输的能量是硅芯片的100倍。
但迄今为止，还没有人能制造出足够纯的钻石胜任这项工作。天然钻石的杂质太多，而人工钻石是由一些细小的晶体组成的，各晶体间的边界对电流有很大的阻力。
现在，英国和瑞典的科学家成功获得了一种单晶体人工钻石薄片。这种钻石薄片的杂质很少，它的特性对高能电子非常适用。
为制造钻石芯片，研究人员运用了一种被称作“微波等离子化学蒸气沉积”的方法，将甲烷气体分子中的碳原子分离出来，在惰性物质表面进行沉积，形成一层钻石薄片。有很多人也曾尝试过这种方法，但最后得到的总是一些电阻很大的晶体。
为获得更大的单晶体，就得设法使用人工合成钻石做片基。研究人员把石墨经过高温高压处理，获得了一些人工钻石，然后选择纯度最高的一颗，并将表面进行打磨。像硅一样，钻石原子的排列中可搀入一些物质，以改变电流在其间的穿行路线。研究人员在钻石薄片中加入了少量硼元素，形成“孔洞”或空间，使电流得以通过。这样就将钻石制成了半导体。
来自伦敦附近阿斯科特的德比尔斯钻石公司以及瑞典韦斯特罗斯新材料集团的研究人员，在对这种钻石薄片进行测试时，发现该材料内的电子及“孔洞”能够自由移动，其流动性比可用做高能半导体材料的碳化硅和氮化镓的流动性都高。