收发器、散热和可穿戴设备:钻石是微电子学的未来吗?

钻石的独特性质和结构使其成为电子应用中令人难以置信的有用材料，从可穿戴设备到无线电收发器。钻石可以允许电子设备变得更加耐用，持续更长时间，表现更好。

钻石在创新电子产品的创建中证明不断关联。从qubit创造到半导体制造甚至可能是这是长寿命电池的关键，钻石正在改变设计的方式设计。

钻石可以允许电子设备变得更加耐用，持续更长时间，表现更好。

最有趣的收发器

哈佛John A. Paulson工程学院的研究人员创造了世界上最小的无线电收发器通过在原子大小的粉红钻石中人工制造微小缺陷。这是通过用一个氮原子取代一个碳原子，并移除邻近的一个原子来产生一个空穴来完成的——这被称为氮空位(NV)中心。

缺陷对弱电磁场敏感，并且可以发出单个光子，从而能够将信息转换为光线。在实验期间，研究人员使用绿色激光器提供具有能量的有缺陷的菱形，然后产生NV中心通过发射红光响应的无线电波。然后可以将红光转换成电流，电流又可以转换为声音。

由此产生的微小收发器能够在高温下运行，并且具有广泛的应用，从空间勘探到生物医学设备。

钻石无线电收发机的性能结果。图片礼貌哈佛大学纳米级光学大学实验室（PDF）。

为可穿戴设备创建人造钻石

Akhan半导体，一家位于伊利诺伊州的公司目前用甲烷气体创造人造金刚石制造柔韧透明的显示器。预计这种显示器可以应用于各种应用领域:航空航天、汽车、移动设备和可穿戴设备。阿克汗还想用钻石取代芯片中的硅。

亚当·汗，AKHAN Semiconductor的创始人。图片礼貌Akhan半导体。

人工制造的钻石不同于人造钻石，它们是在钻石“种子”周围形成的，使用的是一个反应堆，将等离子体加热到华氏8000度，这导致原子层逐个原子。等离子体由氩气、氢气和甲烷的混合物组成，然后用微波加热。

该技术将使该公司能够创建薄，超强显示器部件，这些组件耐受破碎和刮擦。钻石的性质也导致更好的热分布和耗散。

Akhan Semiconductor，Adam Khan的创始人专利了该技术，在2012年为电子产品生产钻石，是第一家专注于钻石的电子产品的公司。

用于散热的钻石

研究人员A*STAR微电子学研究所已经在氮化镓晶体管芯片中使用一层金刚石进行试验加强散热。研究人员的结果通过模拟和实验得到了证实。

具有金刚石散热层的测试芯片。图片礼貌A*STAR微电子学研究所。

在实验中，将薄的金刚石层添加到使用化学气相沉积产生的芯片中。测试芯片具有八个热点，尺寸为0.45x0.3mm。在粘合芯片和金刚石层后，组合装置连接到微冷却器，微冷却器含有微通道，其使用水除去热量。

在测试中，金刚石层导致最高温度比铜基的散热层的最大温度低27％，而在高达120瓦功率测试时，在没有散热层的CHOPS的40％低。

在团队的模拟中，结果在于金刚石层导致散热更好，并且使用较厚的金刚石层可能导致更好的散热。

特色图像使用的礼貌Harvard John A. Paulson工程学院和应用科学学院。