|
Алмазные процессоры уже на подходе
|
|
|
|
Выращенные в лаборатории или искусственные алмазы не являются чем-то новым. Компания General Electric открыла эту технологию почти 50 лет назад, используя расплавленный сульфид железа. Метод обработки при высоком давлении и высокой температуре (HPHT) воспроизводит естественные условия в мантии Земли, где естественным образом образуются алмазы. Когда температура достигает 2552 градусов по Фаренгейту (1400 градусов Цельсия) и давление составляет не менее пяти гигапаскалей (1 Па = 10 000 атм), жидкий металл превращается в алмазы. Другой подход, химическое осаждение из паровой фазы (CVD), менее требователен к давлению, но требует специального оборудования для производства полупроводников. В обоих подходах также используется алмазная затравка, которая способствует формированию алмаза. Однако подход команды UNIST устраняет это требование и позволяет получать алмазы при нормальном атмосферном давлении.
|
|
|
Много лет назад Руофф заметил, что для синтеза алмазов, возможно, не требуется более высокое давление. Исследование, проведенное в 2017 году, показало, что жидкий галлий растворяет атомы углерода и связывает их в твердый листообразный графен при воздействии газообразного метана. Руофф верил, что при определенных условиях этот процесс также может привести к получению алмазов, и начал работать над его развитием. Первоначально исследователи добавляли капли расплавленного галлия и других металлов, подвергая смесь воздействию газов, связанных с углеродом. Когда капля расплавленного галлия случайно пролилась на слой чистого кремния и растворила его, исследователи обнаружили в затвердевшем металле скопление крошечных кристаллов алмаза. Дальнейшие усовершенствования подхода привели к созданию рецептуры, в которой смесь жидкого галлия, кремния, железа и никеля, нагретая в небольшом тигле до температуры 1025 градусов по Цельсию (1877 градусов по Фаренгейту) и подвергнутая воздействию газообразных метана и водорода, образует пирамидальную форму, характерную для алмазов. Для этого процесса не требуется алмазная затравка.
|
|
|
|
В более ранних экспериментах исследователи использовали большую камеру, получившую название RSR-A, с внутренним объемом 26 галлонов (100 литров). Для эффективного воздействия газов метана и водорода команда должна была сначала освободить камеру от воздуха, затем заполнить ее инертным газом, а затем снова опустошить до уровня вакуума, прежде чем можно было закачать смесь газов под требуемым атмосферным давлением. Из-за большого объема камеры на выполнение этих этапов ушло около трех часов, прежде чем можно было приступить к эксперименту. Затем у Руоффа возникла идея уменьшить объем камеры, чтобы ускорить эти процессы, и он сконструировал новую камеру RSR-S с внутренним объемом чуть более двух галлонов (девяти литров); теперь процесс может быть завершен всего за 15 минут. Исследование все еще находится на ранней стадии. Тем не менее, оно открывает путь для производства тонких пленок алмазов, которые в будущем могут быть использованы в квантовых компьютерах, магнитных датчиках, мощных электрических устройствах, детекторах излучения и лазерах, говорится в пресс-релизе.
|
|
|
|
Источник
|
