Cuando los generadores de energía como los molinos de viento y los paneles solares transfieren electricidad a los hogares, las empresas y la red eléctrica, pierden casi el 10 por ciento de la energía generada. Para abordar este problema, los científicos están investigando nuevos circuitos de semiconductores de diamante para hacer que los sistemas de conversión de energía sean más eficientes.
Un equipo de investigadores de Japón fabricó con éxito un circuito clave en sistemas de conversión de energía usando diamante hidrogenado H-diamante. Además, demostraron que funciona a temperaturas de hasta 300 grados Celsius. Estos circuitos pueden usarse en diamantebasados en dispositivos electrónicos que son más pequeños, más livianos y más eficientes que los dispositivos basados en silicio. Los investigadores informan sus hallazgos esta semana en letras de física aplicada , de AIP Publishing.
Las propiedades del material de silicona lo convierten en una mala elección para circuitos en dispositivos electrónicos de alta potencia, alta temperatura y alta frecuencia ". Para los generadores de alta potencia, el diamante es más adecuado para fabricar sistemas de conversión de potencia con un tamaño pequeño y bajopérdida de energía ", dijo Jiangwei Liu, investigador del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón y coautor del artículo.
En el estudio actual, los investigadores probaron la estabilidad de un circuito lógico H-diamond NOR a altas temperaturas. Este tipo de circuito, utilizado en computadoras, proporciona una salida solo cuando ambas entradas son cero. El circuito constaba de dos semiconductores de óxido de metaltransistores de efecto de campo MOSFET, que se utilizan en muchos dispositivos electrónicos y en circuitos integrados digitales, como microprocesadores. En 2013, Liu y sus colegas fueron los primeros en informar la fabricación de un MOSFET de diamante H en modo E.
Cuando los investigadores calentaron el circuito a 300 grados Celsius, funcionó correctamente, pero falló a 400 grados. Sospechan que la temperatura más alta causó la descomposición de los MOSFET. Sin embargo, se pueden lograr temperaturas más altas, ya que otro grupo informó la operación exitosa de unMOSFET de diamante H similar a 400 grados Celsius. En comparación, la temperatura máxima de operación para dispositivos electrónicos a base de silicio es de aproximadamente 150 grados.
En el futuro, los investigadores planean mejorar la estabilidad del circuito a altas temperaturas alterando los aisladores de óxido y modificando el proceso de fabricación. Esperan construir circuitos lógicos MOSFET de diamante H que puedan operar a más de 500 grados Celsius y a 2.0 kilovoltios.
"El diamante es uno de los materiales semiconductores candidatos para la electrónica de próxima generación, específicamente para mejorar el ahorro de energía", dijo Yasuo Koide, director del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales y coautor del artículo. "Por supuesto, enPara lograr la industrialización, es esencial desarrollar obleas de diamante monocristal de tamaño en pulgadas y otros circuitos integrados a base de diamante ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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