伊利诺伊大学Urbana-Champaign开发高性能钻石半导体装置是朝向满足日益增长的电需求并到2050年实现碳中和方向迈出的重要一步。钻石技术的这一突破提供更高的电压容量和较低的泄漏流,优于传统硅半导体信用社ScitechDaily.com
研究者开发出半导体装置用钻石制作,为到2050年实现碳中和提供有希望的解决办法与现有钻石装置相比,该装置高压和最小泄漏流,标志着电气化进程显著提高
要到2050年实现世界碳中和目标,电子材料必须发生根本性变化,以创建更可靠和有弹性电网钻石可能是女孩最好的朋友, 但它也可能是维系社会电气化所需要解决之道 在未来30年实现碳中和伊利诺伊大学Urbana-Chempai这样一个装置将使得世界向可再生能源过渡时需要效率更高的技术
上扬电需求
估计目前世界电量的50%由电厂控制,在不到十年内,预计该电量将增长至80%,同时电量需求到2050年将增长50%。
显示新报表国家科学院 工程医学学院 可能唯一最大的技术危险 在于国家无法定位 现代化 建设电网不提高传输能力,可再生能源部署延迟,净结果至少可暂时增加矿物燃料排放,阻止国家实现减排目标。”
钻石半导体装置(4mmx4毫米尺寸)。信用:伊利诺伊大学Grainger工程学院
满足电流需求并实现电网现代化 非常重要的是我们要从像硅等传统素材转向像硅等新素材 我们今天看到的像硅碳化物和下一代等新素材半导体超广带宽材料-如铝硝化物、钻石和相关复合物.电机学教授说到可贝拉姆引导研究者 和研究生卓兰汉上头结果工作发布于杂志IEE电子设备字母
半导体:超出硅
多数半导体使用硅构建,迄今满足社会电气需求as Bayram指出,“我们希望确保我们有足够的资源供每个人使用,而我们的需求正在演进中。当前,我们正在使用越来越多的带宽,我们正在创建更多数据(并伴存更多存储),我们正在使用更多电量、更多电量和更多能量问题在于:我们是否有方法提高所有这一切效率, 而不是产生更多能量并建设更多电厂?
钻石半导体高超
钻石是一个超宽空半导体,热传导性最高,即材料传热能力由于这些特性,钻石半导体设备可以高电流操作(少材料),并仍然会散热而不降低电性能,比起像硅这样的传统半导体材料。电网需要高电流和高电压, 提高所有应用效率, 如太阳能板和风轮机,钻石就是从那里运进的 Bayram说
虽然许多人将钻石与贵首饰关联起来,但在实验中钻石可以更负担得起和持久化,使之成为可行和重要的半导体替代物天然钻石深层地表压和热量,但由于它本质上仅仅是碳-它有大量人工合成钻石-可以在数周内而不是数十亿年内制作,同时产生100倍碳排放
Bayram和Han表示他们的钻石装置可保持高压约5kV,尽管电压受安装测量的限制,而不是设备本身的限制。理论上设备可持续达9kV这是钻石装置报告的最高电压除最大分解电压外,设备还显示最小泄漏流,可视之为漏水龙头,但带能量泄漏流会影响设备的整体效率和可靠性
未来前景
Han说,“我们搭建电子设备更适合高电高电压应用未来电网和其他电源应用设备搭建于超广域带状材料合成钻石上 保证比现代设备更高效率和性能希望能继续优化设备和其他配置, 以接近钻石物质潜力性能极限
参考文献:Zhuoran Han和CanBayram2023年10月2023日IEEE电子设备字母.
DOI:10.1109/LED.2023.33109
Can Bayram也是UIUCHolonyak微和Nano技术实验室的子公司
位居优先评论钻石智慧世界变换半导体技术