Ученые добились значительных успехов в интеграции алмазов в кремниевые чипы, что имеет решающее значение для продвижения квантовых технологий. Недавнее исследование, опубликованное 4 января 2025 года, показывает, что исследователи успешно снизили температуры, необходимые для выращивания алмазов в лаборатории, что делает возможным их включение в стандартные процессы производства кремния.
Алмазы очень востребованы в электронике благодаря своей уникальной кристаллической структуре, которая позволяет им выдерживать высокие электрические напряжения и эффективно рассеивать тепло. Однако традиционные методы синтеза алмазов требуют экстремально высоких температур, которые превышают допустимые пределы существующих технологий производства чипов. Недавний прорыв указывает на то, что алмазы теперь могут производиться при условиях, совместимых с производством кремниевых чипов, открывая путь для более быстрых и энергоэффективных решений в области вычислений.
Юрий Барсуков, главный автор из Принстонской лаборатории физики плазмы, подчеркнул важность этого достижения, заявив: "Если мы хотим внедрить алмазы в кремниевую микроэлектронику, нам нужен метод для роста алмазов при низких температурах. Это может открыть дверь для индустрии микроэлектроники на основе кремния." Исследование определяет 'критическую температуру', которая устанавливает, будет ли ацетилен, ключевой компонент в синтезе алмазов, способствовать образованию алмазов или сажи, тем самым улучшая качество произведенных алмазов.
Кроме того, алмазы обладают квантовыми свойствами, которые полезны для квантовых вычислений, безопасной связи и точных датчиков. Отдельное исследование выделило создание 'центров азот-вакансия' в алмазах, которые необходимы для разработки кубитов—квантовых битов, которые превосходят традиционные биты, так как могут хранить больше информации и обрабатывать данные параллельно.
Чтобы сохранить эти критически важные центры азот-вакансия, ученые разработали два новых метода нанесения водородного слоя на поверхности алмазов без их повреждения. Эти методы, 'отжиг в формирующем газе' и 'завершение холодной плазмой', значительно улучшают качество гидрированных алмазов, которые жизненно важны для будущих достижений в квантовых технологиях.
Текущие исследования направлены на дальнейшую доработку этих методов, чтобы обеспечить стабильность центров азот-вакансия и улучшить производительность электронных систем на основе алмазов. Этот прогресс является важным шагом к реализации технологий следующего поколения.