바카라 하는 법아몬드 동위 원소는 전자 감금을 허용

연구원 Watanabe Yukishi, Diamond Research Center (및 Device Development Team Research Team 책임자) 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (Nomaguchi ARI의 회장) (이하 "AIST"), 바카라 하는 법아몬드 연구 센터 (Research Center Director) 및 Watanabe Yukishi의 연구자, 연구자, 연구자, 연구자, 연구자¹²c and¹³동위 원소 탄소를 사용한 나노 크기의 라미네이트 박막 C바카라 하는 법아몬드또한이 바카라 하는 법아몬드는 전자와 구멍 만 제한하는 데 사용됩니다 (호모) 재료이것이 처음으로 성공한 것입니다

바카라 하는 법아몬드는 경도, 열전도율, 넓은 광 전송 파장 밴드, 화학적 안정성 등의 측면에서 재료에서 가장 높은 성능을 나타냅니다반도체8649_8729 |에도 불구하고 붕괴 전기장 및 이동성과 같은 매우 우수한 특성을 가지며 기계 응용 분야 및 전기 화학 장치, 반도체 장치 등에는 광학 구성 요소에 사용될 것으로 예상됩니다 반도체로서전원 장치ya양자 컴퓨터의 재료로 고성능을 가질 것으로 예상되기 때문에 최근에 관심을 끌고 있습니다 그러나 반도체로서의 바카라 하는 법아몬드의 능력은 알려져 있지 않으며 다양한 연구가 수행되었습니다

이 연구에서는 탄소동위 원소¹²C 또는¹³C 만 포함하는 메탄 가스 (CH₄) 원료로서마이크로파 플라즈마 CVD를 사용하여 가스 상 방법에 의해 합성되었다¹²바카라 하는 법아몬드 및 C 전용¹³C 전용 바카라 하는 법아몬드는 25 층의 교대 두께 30nm 박막 (슈퍼 격자 구조)가 준비되었습니다 전자 홀 재조합이 전자 빔으로 적층 시편을 조사하여 측정 한 경우,¹²우리는 재조합이 C로 구성된 바카라 하는 법아몬드 층에서만 발생하고 전자와 구멍이 갇혀 있음을 발견했습니다 전통적으로 전자 및 구멍 감금은 이기종이었다 (헤테로) 재료이것은 GAAS와 Algaas, Ingaas 및 INP 등의 조합을 사용하여 가능했지만 이번에는 처음으로 단일 재료를 사용하여 전자와 구멍을 성공적으로 제한했습니다 단일 재료 인 경우에도반도체 대역 엔지니어링를 사용한 구조 설계 이제 가능한 초고속 장치 및 양자 기능 장치를 개발하기위한 효과적인 수단이 가능해졌습니다

이 연구 결과는 2009 년 6 월 12 일에 American Scientific Journal Science의 전자 버전에 출판 될 것입니다

전자 레인지 혈장 CVD 장치에서 가스 상 합성 중 바카라 하는 법아몬드 및 일시성 이미지

바카라 하는 법아몬드는 일반적으로 절연체이지만 불순물이 추가 될 때 저항을 16 자리 숫자로 바꿀 수있는 반도체입니다 또한 구리 (Cu)와 같은 냉각에 일반적으로 사용되는 방열판보다 거의 6 배 높은 열전도율을 갖는 것과 같은 우수한 기능이 있습니다 바카라 하는 법아몬드를 사용하는 다양한 응용 분야 중에는 전자 제품의 유망한 응용 분야 중 하나는 전력 장치입니다 이것은 전기 장비의 전력을 제어하는 데 필수적인 반도체 장치이며 에너지 절약 기술의 기초입니다 전원 장치의 성능 향상을 통한 전력 에너지 감소는 공동입니다₂"Cool Earth- 에너지 혁신 기술 계획" ", 그것은 집중해야 할 에너지 혁신 기술 중 하나로 중요한 위치를 차지하고 있습니다 또한 최근에 우리는 미래의 양자 컴퓨터를 실현하기 위해 노력하고 있습니다양자 비트의 재료로 예상됩니다 실온에서 작동 할 수있을뿐만 아니라 큐 비트 수명이 길고 양자 계산의 기초입니다Quantum Entanglement"도 확인되어 더 실현 가능합니다

AIST Diamond Research Center는 경도, 열 전도성, 탄성 상수, 광학 전달, 화학적 안정성 및 전기 화학적 특성과 같은 최고의 재료 특성을 가진 바카라 하는 법아몬드에 대한 연구를 수행하여 반도체 특성과 결합하여 새로운 기술 응용 분야를 열어줍니다 현재까지 우리는 재료 기술로 대형 단결정 바카라 하는 법아몬드를 제조하는 기술을 개발했습니다 (2007 년 3 월 20 일 발표) 우리는 또한 다양한 장치와 그 재료에 대한 기본 연구를 수행 하고이 연구를 포함하여 바카라 하는 법아몬드를 사용하는 전력 장치를 개발하는 것을 목표로합니다 (발표가 발표되어 2009 년 1 월 8 일)

이 연구에서, 마이크로파 혈장 CVD를 사용하여 증기 상 성장에 의해 바카라 하는 법아몬드를 합성하는 방법이 사용되었다 메탄 (CH₄) 및 수소 (H₂)는 사용되지만이 메탄 동위 원소¹²C 전용¹²ch₄원료로 사용됩니다¹²C는 바카라 하는 법아몬드를 형성하는 데 사용될 수 있습니다¹³C 전용¹³ch₄원료로 사용됩니다¹³c는 바카라 하는 법아몬드를 형성하는 데 사용될 수 있습니다 이들은 30 nm 두께의 박막의 25 층을 번갈아 가며 슈퍼 라트 틱 구조를 생성 하였다 그림 1은 이것의 개념과 얻은 개념을 보여줍니다¹³C/¹²C 바카라 하는 법아몬드 라미네이트의 2 차 이온 질량 분석법 (SIMS)에 의해 깊이 방향으로 구성 분석 결과를 보여줍니다 구성 분석 결과는 다음과 같습니다¹²C 바카라 하는 법아몬드 및¹³이것은 C 바카라 하는 법아몬드의 분포가 명확하게 적층되어 있음을 보여줍니다 그러한 나노 크기의 슈퍼 로트가 바카라 하는 법아몬드에서 제작 된 것은 이번이 처음입니다

그림 1 : 깊이 방향으로 제조 된 박막 구조 및 구성 분석

이 박막 구조 샘플은 전자 빔으로 조사하여 샘플에서 전자 및 구멍을 생성하고 실종 공정 (재조합)을 측정했습니다¹²우리는 재조합이 C로 구성된 바카라 하는 법아몬드 층에서만 발생하고 전자와 구멍이 갇혀 있음을 발견했습니다 그림 2에서 볼 수 있듯이 Superlattice 구조에서¹²c에서 바카라 하는 법아몬드로부터의 전자 구멍 재조합으로부터의 빛만이 검출되었다 비교를 위해, 우리는 단일 층의 나노 미터 크기 필름을 측정했습니다¹²c and¹³c에서 두 바카라 하는 법아몬드 층 모두에서 재조합이 확인되었다 이 두 바카라 하는 법아몬드 층 사이의 에너지 차이 (밴드 갭 차이)는 대략 20 meV이므로 전자와 구멍이도 1에 도시 된 바와 같이 포함되지 않도록한다 3¹³C DIAMOND의 저에너지¹²C 바카라 하는 법아몬드로 이동하여 전자와 구멍이 제한되어 있음을 나타냅니다

그림 2 : 전자 빔 조사에 의한 전자/구멍 재조합의 측정 결과

그림 3 : 전자/구멍 감금 이미지

일반적으로, 이러한 유형의 전자 및 구멍에 대한 구속은 기존의 상수가 가능한 한 가깝게 에너지 수준이 다른 이종 접합 (GAA 및 Algaas, Ingaas 및 INP와 같은 개별 재료)으로 만든 초 전자로만 달성되었습니다 고속 트랜지스터 헴 (높은 전자 이동성 트랜지스터; HEM) 및 반도체 레이저는이 원리를 사용하여 설계 및 제조 된 반도체 장치이며 매우 중요한 현상입니다 지금까지, 그러한 감금은 동형 접합 물질로 불가능했지만,이 연구는 바카라 하는 법아몬드 동위 원소의 동위 원소 사이의 에너지 차이가 비교적 크기 때문에 가능하게 만들었습니다 동종 접합은 동일한 결정이기 때문에 전자 및 구멍은 접합 인터페이스에서 재조합이 발생하지 않으며 다양한 장치 구조를 쉽게 제작할 수 있습니다

위에서 언급 한 바와 같이, 제한된 전자 및 구멍에서의 동종 물질 동위 원소의 성공은 획기적인 발견이라고 할 수 있습니다 바카라 하는 법아몬드가 원래 재료에 고유 한 전자 및 구멍의 에너지 상태와 전자 및 구멍의 분포를 조작 할 수있는 반도체 밴드 엔지니어링을 사용하여 구조 설계를 만들어 초고속 장치 및 양자 기능 장치에 효과적인 수단을 제공했으며, 새로운 석재가 바카라 하는 법아몬드 응용 프로그램의 개발에 적용되었다고 믿어집니다

바카라 하는 법아몬드 장치 애플리케이션에는 추가 품질의 품질이 필수적이며, 결함 감소, 대규모 기준 웨이퍼에서 에피 택셜 필름을 성장 시키며 전자 및 구멍을 제어하는 작업을 수행 할 것입니다 또한 동위 원소에 의한 전자 및 구멍의 구속과 관련하여, 우리는 동위 원소 내의 전자 및 구멍의 평가, 호모 접합 인터페이스에서의 재조합, 전자 및 구멍 이동성과 같은 세부 사항을 조사하고 양자 기능 장치의 설계에 사용할 수 있는지 여부를 조사 할 것이다¹³우리는 C Qubit Formation Technology와 같은이 기술의 수평 개발을 발전시키고, 바카라 하는 법아몬드의 새로운 전자 응용 프로그램을 목표로하는 연구를 수행하고 기본 기술을 확립하고 싶습니다

◆ 바카라 하는 법아몬드

 

산업용 사용에 사용되는 대부분의 바카라 하는 법아몬드는 인위적으로 대량 생산됩니다 고압 (약 50,000 ATM) 및 고온 (약 1,500 ° C)에서 제조 된 고온, 고압 합성 방법과 저압 (약 01 ATM) 메탄과 수소로 만들어진 가스가 플라즈마 등과 반응하는 가스상 합성 방법의 두 가지 주요 합성 방법이 있습니다 증기 상 합성 방법은 넓은 영역, 박막 형성, 불순물 제어 등과 같은 다른 방법으로 달성 할 수없는 기술에 적용될 수 있으며 이미 도구, 통신, 필터, 센서 등의 단일 크리스탈 바카라 하는 법아몬드를위한 제조 기술에 적용되고 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 호모 재료

 

동일한 격자 상수와 유사한 재료의 조합에 의해 결합 된 재료 일반적으로 동일한 재료의 P- 타입 및 N- 타입 재료라고합니다 여기서, 동일한 격자 상수 및 상이한 밴드 갭을 갖는 동위 원소의 동형 접합체가 제조되었다[참조로 돌아 가기]

◆ 반도체

 

반도체는 전기를 전도하는 도체와 전기를 전도하지 않는 절연체 사이에 중간 특성을 가진 것입니다 반도체로서의 바카라 하는 법아몬드는 오른쪽의 바카라 하는 법어그램에 표시된 것처럼 높은 고장 전기장과 우수한 견해 전압을 가지고 있습니다 또한, 전자 이동성이 높고 열전도율이 높기 때문에 큰 전류를 구동 할 수 있다는 특성이 있습니다[참조로 돌아 가기]

 

◆ Power Device

 

전원 공급 장치 시스템을 제어하는 반도체 장치이며 전기를 사용하여 작동하는 모든 장치에서 사용되는 기본 장치입니다 최근에는 자동차의 모터 드라이브에 사용되었으며 심장 구성 요소입니다 실리콘 (SI)은 일반적으로 반도체 재료로 사용되지만 작동 속도, 전압, 전류, 냉각 시스템 등으로 인해 거의 한계가 있습니다 따라서 실리콘 카바이드 (SIC), 질산 질화물 (GAN) 및 바카라 하는 법아몬드와 같은 새로운 반도체 재료가 개발 될 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 양자 컴퓨터

 

0 및 1을 사용하는 Neumann- 타입 작업과 달리, 이것은 진동의 중첩을 사용하여 대규모 병렬 작업을 수행하는 새로운 개념 컴퓨터입니다 암호화 처리 및 기타 방법에서 예상됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 동위 원소

 

원자는 기본적으로 양성자와 동일한 수의 중성자를 가지지 만 동위 원소라고하는 덩어리가 더 무겁고 하나 또는 두 개의 추가 원자가 있습니다 예를 들어, 탄소에서 양성자 6은 중성자 6의 탄소입니다¹²C, 중성자 7의 탄소는 양성자 6¹³C 및 자연 풍부 비율은 약 99 : 1입니다 이 풍부 비율은 요소에 따라 다릅니다 대부분의 경우 물리적 및 화학적 특성은 동일하게 유지되지만¹³C는 핵 스핀이 다르기 때문에 화학/바이오 관련 마커로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 마이크로파 플라즈마 CVD

 

CVD는 무엇입니까화학 증기 증착에 대한 약어이며, 기상 반응을 통해 박막을 형성하는 기술의 일반적인 용어입니다 주로 주파수가 25GHz의 전자기파 인 전자 레인지를 사용하여 메탄 또는 수소와 같은 가스를 혈장 상태에 배치함으로써 기질에 바카라 하는 법아몬드를 증착하는 방법 이것은 바카라 하는 법아몬드의 기체 상 합성을위한 전형적인 기술이며 장기 안정적인 합성 및 불순물의 정확한 제어를 특징으로합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 슈퍼 격자 구조

 

나노 스케일에서 다른 재료의 다층 라미네이트는 원래 재료에서 얻을 수없는 물리적 구조, 특성 및 효과를 제공하지만 이는 초당을 사용할 수 있도록하는 데 사용됩니다 (슈퍼 격자)라고합니다 Ezaki Reona 박사가 옹호했습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Heteromaterial

 

동일한 격자 상수 및 다른 밴드 갭 (GAAS 및 Algaas, Ingaas 및 INP, Algan 및 Gan 등)과 다른 재료의 조합에 의해 결합 된 재료[참조로 돌아 가기]

◆ 반도체 밴드 엔지니어링

 

이종 접합을 사용하는 화합물 반도체에서, 레이저는 밴드 엔지니어링이라고하는 이진, 3 배 및 4 차 재료를 결합하여 생산됩니다[참조로 돌아 가기]

◆Cool Earth-에너지 혁신 기술 계획

 

주로 경제 무역 및 산업부가 개발 한 글로벌 환경 문제 대응 프로그램 및 CO가 2050 년에 예정되어 있습니다₂50%를 줄이기위한 계획입니다 그것은 홋카이도의 Toyako Summit에서 제안되었습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Quantum Bit

 

Quantum 컴퓨터에 사용되는 "비트"는 0,1 비트의 기존 작업에 해당합니다 실제로 전자 스핀과 핵 스핀은 후보입니다 바카라 하는 법아몬드에는 전자 스핀 인 NV 중심 (질소-진증으로 구성된 결함)이 있습니다¹³c는 실온에서 핵 스핀으로 작동 할 수 있으며 예상됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ Quantum Entanglement

 

양자 정보 처리에 사용할 수있는 새로운 유형의 물리적 자원, 여러 큐 비트가 수집 될 때 나타나는 현상 다수의 큐 비트가 공간적으로 상관 관계가 있고 양자 역학에서 작용하는 상태 이 상태가 재료 공간에서 생성 될 수 있다면 양자 계산이 가능해집니다[참조로 돌아 가기]