Алмазная мозаика готова заменить кремний в детекторах Большого адронного коллайдера
Ученые Курчатовского института совместно с коллегами из Института общей физики РАН, а также китайскими специалистами из Харбинского института технологий провели исследование физических свойств алмазной мозаики – пластин, состоящих из тесно уложенных синтетических алмазных монокристаллов и заращенных алмазным слоем, который наносится методом CVD (chemical vapor deposition). В результате получается почти монолитная пластина.
Оказалось, что теплопроводность такой мозаики, даже несмотря на наличие швов на стыках между элементами, практически не уступает цельным алмазам. Поэтому алмазные мозаики нужных размеров становятся доступными по цене и могут заменить кремний.
«Алмаз обладает рекордно высокой теплопроводностью, поэтому с его использованием можно делать мощную электронику, выделяющую при работе много тепла. Она будет востребована для телекоммуникаций, базовых станций интернета, радаров, суперкомпьютеров и других технологий,» — пояснил заведующий лабораторией алмазных материалов ИОФ РАН Виктор Ральченко.
По словам профессора кафедры физической электроники и технологии СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрея Тумаркина, кремний близок к своему функциональному пределу как материал для производства электроники, поэтому сейчас крайне актуален поиск полупроводников, которые могли бы составить ему альтернативу. Наилучшей теплопроводностью из всех аналогов обладает алмаз.
Алмазный материал долговечнее кремния. Например, на Большом адронном коллайдере в зоне, где сталкиваются пучки микрочастиц, для их контроля используются кремниевые детекторы. Через год их приходится заменять. Алмазные прослужили бы намного дольше.
«Идея сделать эти детекторы из алмаза появилась давно, но вырастить алмаз нужного размера, 3х3 см и более, казалось фантастикой. Теперь стало возможным создание детектора из алмазной мозаики за разумные деньги,» — сказал ведущий научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» Александр Инюшкин.
Уже появляются идеи использовать аналогичные мозаичные детекторы для поиска темной материи.