Учёные предложили решение проблемы алмазных микросхем с помощью 2D-материалов

Алмазы обладают выдающимися свойствами для электроники: рекордной теплопроводностью, устойчивостью к экстремальным температурам, радиации и высоким напряжениям. Это делает их идеальным материалом для мощных компактных устройств в энергосетях, промышленности и космосе. Однако широкому применению алмазных полупроводников мешает ключевое препятствие — сложность создания эффективного n-типа проводимости (легирования) при комнатной температуре.

Традиционный метод легирования фосфором работает только при высоких температурах. Учёные из Национальной лаборатории Аргонн (США) предложили инновационное решение — гетероинтеграцию. Они объединили p-тип алмаза с тонким двумерным слоем дисульфида молибдена (n-тип). При приложении напряжения электроны из 2D-слоя «туннелируют» в алмаз, создавая ток. Этот метод, известный как электростатическое легирование, позволяет обойти проблемы химического легирования и добиться работы устройства при комнатной температуре.

«Просто уложив 2D-материал на алмаз, мы получаем рекордные для алмазных устройств показатели. Это новый путь для электроники», — заявил материаловед Анирудха Сумант.

Полученная структура не только решает проблему проводимости, но и взаимно усиливает преимущества материалов: алмаз защищает хрупкий 2D-слой от перегрева и радиации. В перспективе такие устройства могут найти применение в условиях высоких температур, сильных токов и радиации, например, в космической или ядерной технике. Команда планирует тестировать радиационную стойкость устройств и изучать другие 2D-материалы для улучшения характеристик.