澳大利亚国立大学：金刚石晶体管促进汽车和火箭的下一代发动机的开发

金刚石的示意结构：H表面经历不同的ALD工艺及其产生的界面电子特性与金刚石；H / MoO3与金刚石：H / HyMoO3-x晶体管。（A）在金刚石上应用典型的MoO3 ALD工艺：H导致表面终止退化。（B和C）改进的MoO3和HyMoO3-x的ALD工艺用于金刚石。图片来源：Science Advances（2018）

用钻石取代传统的晶体金属有助于为汽车和航天器开发下一代发动机。

澳大利亚国立大学的一队研究人员开发出一种新型超薄晶体管（基于金刚石材料），该晶体管更耐用，并且该材料比在火箭或汽车发动机等高辐射环境中使用的部件具有更优越性能。

澳大利亚国立大学化学研究院的Zongyou Yin博士在一份声明中表示：“在应用性能和耐用性方面，金刚石是在承受太空中的宇宙射线轰击环境或汽车发动机内极热环境中理想的晶体管材料。”

根据Yin的表述，汽车发动机和航天器等应用目前使用碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）材料来制作晶体管，但这些化合物通常在极高功率和高温环境下性能受到限制。

Yin解释道：“与碳化硅和氮化镓相比，金刚石是应用在这些极端条件方面的优质晶体管材料，将该材料用于这些高能量应用中（航天器和汽车发动机）将是科学技术的一个巨大进步。”

研究人员修改了特殊形状的微小扁平钻石的表面，这使得它们能够在顶部生长超薄材料从而来制造晶体管，新材料由氢原子沉积物和氢化氧化钼层组成。

根据这项研究，由于基于金刚石的2D电子技术正在通过使用过渡金属氧化物（TMO）作为表面受体而不是以前使用的不稳定受体，从而使该技术进入一个新时代。

作者写道：“随着我们对功率、频率、能效和外形尺寸等性能更高的电子设备的需求日益增长，人们迫切需要寻找更理想化特征替代功能的新型半导体。在一些新发现的半导体中，更有效和简化的掺杂方法正变得越来越普遍，如电荷转移掺杂。我们开发了一种新方法——用于合成具有可调电子特性的光滑、均匀和超稳定的TMO表面受体薄层，从而在金刚石上实现卓越的2D静电匹配。”

金刚石晶体管目前处于概念验证阶段。

他说：“我们预计，我们可以在三到五年内将钻石晶体管技术用于大规模制造，这将为进一步的商业市场发展奠定基础。”


文章来自R&D，原文题目为：Diamond-Based Transistors Could Improve Car and Rocket Engines，由材料科技在线汇总整理。