研究人员Matano Mutsuko教授和东京工业正计划使用钻石作为下一个电源和传感器半导体。
半导体的下一个飞跃
提高现代芯片的性能常常被简单地归结为一块半导体可以容纳多少个晶体管。这就是为什么半导体生产领域的巨头，包括英特尔和AMD，都在不断地缩小晶体管的尺寸。然而，这种缩减只能持续这么长时间，否则将不可能把晶体管做得更小，或者在经济上不再可行。
这个问题使得人们迫切需要找到下一种半导体材料，从而开启持续进步的大门(从而产生更快更好的设备)。
硅为科技行业提供了良好的服务，但作为半导体材料的日子可能屈指可数了。
硅，神奇的材料。图片由Massimiliano Lincetto提供(自己的作品)[4.0 CC冲锋队]
多年来，人们一直在寻求替代硅作为半导体。最近，研究人员研究了挖掘碳纳米管取代硅或使用作为替代半导体的绝缘MOFs。其他的研究团队正致力于绕过半导体材料超材料的功能就像微小的阀门。
然而，东京理工大学的多野光子教授认为，钻石可能是镜子下一种半导体材料谎言。
使钻石发光的属性
钻石是一种真正神奇的材料。由于它的三维结构和共价键，它的强度令人难以置信，近乎透明，并且具有高导热性。然而，钻石也是非常好的电绝缘体，奇怪的是，它对电子设备既有用又有问题。
表显示钻石的性能与其他材料。图片由东京理工大学
绝缘能力允许更大的电压和更小的泄漏电流，而缺乏导电性意味着电流不会流动。然而，电导率实际上可以以几乎相同的方式改变半导体掺杂。
利用磷、硼等元素，可以在金刚石中掺杂n型和p型材料，增加金刚石的导电性。
金刚石半导体
那么，如果钻石可以掺杂，并且有可能制造出比硅更好的半导体设备，为什么还没有人做呢?答案在于金刚石中形成p-n结的能力。
p-n结的简化。图片由Raffamaiden提供(自己的作品)[3.0 CC冲锋队]
制造一个n型或p型掺杂的钻石本身并不是一个挑战，但是制造一块包含足够近的p-n结的钻石是非常具有挑战性的。
然而，穆图斯科·多野教授，连同国家先进工业科学技术研究所，在金刚石上做了一个横向的p-n结做成了J-FET的原型。
金刚石器件对大功率器件的影响主要是由于金刚石的电阻率和散热能力。非常高的电阻率将允许非常高的额定电压设备，这将有利于应用包括电源分配和高压处理(如电气火车)。由于金刚石材料可以帮助散热更多的热量，这种导热性可以使功率更小的设备(与目前的硅设备相比，这将使设备在电流更大时保持较低的温度)。
地平线上的钻石传感器
畑野教授对钻石半导体有更大的计划。她的计划是创建钻石传感器它可以用于分析蛋白质结构，细胞测量和药物传递系统。
金刚石测试传感器采用氮掺杂检测磁场。图片由东京理工大学
钻石在半导体领域显示出了真正的前景，在成为下一个功率半导体材料的竞争中赢得了一个重要的位置。目前，钻石还不能像目前的半导体设备(在半导体设备中，可以从熔融的坩埚中抽出一个非常大的单晶)那样被操纵和生长。但如果有人能破解钻石的谜团，那么材料科学和工程作为一个整体将进入一个新的时代。
