Schematisk struktur av diamant:H-yta som genomgår olika ALD-processer och deras resulterande gränssnitts elektroniska egenskaper med diamant:H/MoO3 kontra diamant:H/HyMoO3−x transistorer. (A) Tillämpning av en typisk MoO3 ALD-process på diamant:H, vilket resulterar i försämring av ytavslutning. (B och C) Modifierad ALD-process av MoO3 och HyMoO3−x för att bevara diamant:H-avslutning. Höger sida från topp till botten:Schematiskt tvärsnittsdiagram med atomistiska representationer av diamant:H/MoO3 (överst) och diamant:H/HyMoO3−x (botten) FET och deras respektive elektroniska bandenergistrukturer med olika oxidationstillståndsförhållanden. CB, ledningsbandet; VB, valensbandet. Kreditera: Vetenskapens framsteg (2018). DOI:10.1126/sciadv.aau0480
Forskare vid ANU har uppfunnit små elektroniska diamantdelar som kan överträffa och vara mer hållbara än dagens enheter i miljöer med hög strålning som raketmotorer, hjälpa till att nå nästa gräns i rymden.
Teamet har utvecklat en ny typ av ultratunn transistor, som är en halvledare som ofta används för att förstärka eller byta elektroniska signaler och elektrisk kraft i enheter som surfplattor, smarta telefoner och bärbara datorer.
Ledande forskare Dr Zongyou Yin sa att de nya diamanttransistorerna var lovande för tillämpningar i rymdfarkoster eller bilmotorer.
"Diamant är det perfekta materialet att använda i transistorer som måste motstå kosmiska strålar i rymden eller extrem värme i en bilmotor, när det gäller prestanda och hållbarhet, " sa Dr. Yin från ANU Research School of Chemistry som har funnits på världens lista över högt citerade forskare från Clarivate Analytics varje år sedan 2015.
Han sa att sådana applikationer för närvarande domineras av halvledande föreningsbaserad teknologi, inklusive kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN).
"Teknologierna baserade på kiselkarbid och galliumnitrid begränsas av deras prestanda i extremt kraftfulla och varma miljöer, som i rymdfarkoster eller bilmotorer, " sa Dr Yin.
"Diamant, till skillnad från kiselkarbid och galliumnitrid, är ett mycket överlägset material att använda i transistorer för dessa typer av ändamål.
"Att använda diamant för dessa högenergiapplikationer i rymdfarkoster och bilmotorer kommer att vara ett spännande framsteg inom vetenskapen om dessa teknologier."
Dr. Yin sa att lagets diamanttransistor var i proof-of-concept-stadiet.
"Vi räknar med att vi skulle kunna ha diamanttransistorteknologi redo för storskalig tillverkning inom tre till fem år, som skulle lägga grunden för ytterligare kommersiell marknadsutveckling, " han sa.
Teamet köpte speciella former av små, platta diamanter och modifierade ytorna så att de kunde växa ultratunna material ovanpå för att göra transistorerna.
Materialet som de odlade på diamanten bestod av en avlagring av väteatomer och lager av hydrerad molybdenoxid.
Studien publiceras i Vetenskapens framsteg .
