人工合成單晶鑽石取得新突破

鑽石，除了是女人的最愛，還是一種理想的半導體。這個發現對電子元件來說是個好新聞。人們為了製作電子元件，一直以來都在追求更加高效的半導體。

對電子元件的需求看起來永遠不會停止。幾乎所有的電器和電子設備都需要一整套的電子元件來控制電流。現在，研究者在合成單晶鑽石的路上邁進了一大步。這對製造電子設備來說相當重要。

Wisconsin-Madison大學，電子計算機工程專業的教授--馬爭強(Zhengqiang Ma)表示： 「我們需要各種設備來以我們希望的方式控制電流。」 他和他的同事在Journal of Applied Physics雜誌上公布了他們的新方法。

在電子電力學領域，鑽石算得上是完美材料。鑽石是一種熱導體，這意味著鑽石可以在短時間內把熱量散發出去，因此也就不需要龐大且昂貴的散熱措施了。鑽石還可以承受很高的電壓電流。電子流過鑽石的速度也很快，這提高了電子元件的能效。

然而，對於製造基於鑽石的電子設備來說，參雜依然是個挑戰。參雜是半導體製造工藝中，為純的本徵半導體引入雜質，使之電氣屬性被改變的過程。鑽石的晶體結構太穩定了，這使得參雜變得極為困難。

目前，為了給鑽石參雜，人們需要給鑽石晶體包上一層硼，同時將其加熱至1450攝氏度。但是，參雜結束後，人們沒法移除包裹在外的硼。而且，這個方法只適用於多晶鑽石，因為多個晶體間存在著不規則的間隙。單晶鑽石可沒有這些間隙。

為了給單晶鑽石參雜，人們還可以在人工合成鑽石的過程中，直接注入硼原子。這麼做的話需要高功率的微波，可是高功率微波會降低鑽石的質量。

現在，馬教授和他的同事已經找到了給單晶鑽石參雜硼的辦法。他們不需要高溫，也不會降低鑽石的質量。研究者們發現，先把單晶鑽石固定在一塊已經參雜了硼的硅之上，然後把他們加熱到800攝氏度(這對現在的技術來說並不算高溫)。硼原子會自己從硅晶體中轉移到鑽石中。研究顯示，參了硼的硅晶體中存在某種缺陷，在某些節點上缺失硅原子。所以，鑽石中的碳原子會填補這些缺失的位置，這樣單晶鑽石中就有了位置留給硼原子。

這個技術支持選擇性參雜，這意味著更靈活的設備製造方式。你只需要在你想要參雜的位置放上參硼硅就好了。

可是這種方法只能用於P型參雜。P型參雜給半導體增加了正電子空穴。

「我們認為我們已經找到了簡單、便宜、高效的方法來製作鑽石基的元件。」馬教授說到。研究小組已經在製備單晶鑽石的半導體了。

但是，想要製作完整的電子設備，還需要N型參雜的半導體。馬教授堅稱P型參雜的成功對其他的挑戰具有啟發意義。最終，單晶鑽石將成為完美的半導體材料。

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