研究人员Matano Mutsuko教授和东京工业公司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
提高现代芯片的能力常常简单地归结为一块半导体上可以容纳多少个晶体管。这就是为什么半导体生产中最大的品牌，包括英特尔和AMD，不断地试图缩小晶体管的尺寸。然而，这种缩小只能持续这么长时间，直到晶体管变得不可能变小或在经济上不再可行。
这个问题催生了一种非常现实的需求，那就是寻找下一种半导体材料，为未来的发展(以及更快更好的设备)打开大门。
硅在科技产业中发挥了很好的作用，但它作为半导体材料的日子可能已经屈指可数了。
硅，神奇的材料。图片由Massimiliano Lincetto(自己的作品)提供[4.0 CC冲锋队]
对硅取代半导体的探索已经进行了多年。最近，研究人员对敲键盘进行了调查碳纳米管作为硅的替代品或使用作为替代半导体的绝缘MOFs。其他的研究团队正在努力绕过半导体材料超材料的功能就像微小的阀门。
然而，畑野幸子教授和东京工业大学认为，钻石可能是镜子的镜子下一代半导体材料谎言。
使钻石发光的特性
钻石确实是一种神奇的材料。由于它的三维结构和共价键，它非常强，几乎透明，并且有很高的导热性。然而，钻石也是很好的电绝缘体，奇怪的是，它对电子设备既有用又有问题。
表显示金刚石与其他材料的性能。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，事实上，电导率可以以几乎与半导体掺杂相同的方式改变。
利用磷、硼等元素，可以在金刚石中掺杂n型和p型材料，提高金刚石的导电性。
金刚石半导体
那么，如果金刚石可以掺杂，并且有可能制造出比硅更好的半导体器件，为什么至今还没有做到呢?答案在于在菱形中形成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]
制造一颗n型或p型掺杂的钻石本身并不是一项挑战，但要制造一颗既包含n型又包含p-n结的钻石就非常具有挑战性了。
然而，畑野幸子教授，以及国家先进工业科学技术研究所，在钻石上做了一个横向的p-n结在J-FET模型中创建。
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器件，这将有利于应用，包括配电和高压处理(如电力列车)。这种导热性将允许功率较小的器件，因为金刚石材料可以帮助散发更多的热量(与目前的硅器件相比，这将使器件在大电流的情况下保持较低的温度)。
地平线上的钻石传感器
Hatano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可用于蛋白质结构分析、细胞测量和给药系统。
金刚石测试传感器利用氮掺杂检测磁场。图片由东京理工大学
钻石在半导体领域明显显示出真正的前景，在竞争成为下一个功率半导体材料中赢得了重要地位。目前，钻石还不能像现在的半导体器件(可以从熔融的坩埚中抽出一个非常大的单晶硅)那样被操纵和生长。但如果有人能破解钻石的问题，材料科学和工程作为一个整体将进入一个新的时代。
