p Quando geradores de energia como moinhos de vento e painéis solares transferem eletricidade para as casas, empresas e a rede de energia, eles perdem quase 10 por cento da energia gerada. Para resolver este problema, os cientistas estão pesquisando novos circuitos de semicondutores de diamante para tornar os sistemas de conversão de energia mais eficientes. p Uma equipe de pesquisadores do Japão fabricou com sucesso um circuito chave em sistemas de conversão de energia usando diamante hidrogenado (diamante H). Além disso, eles demonstraram que funciona em temperaturas de até 300 graus Celsius. Esses circuitos podem ser usados ​​em dispositivos eletrônicos baseados em diamante que são menores, mais leve e mais eficiente do que os dispositivos à base de silício. Os pesquisadores relatam suas descobertas esta semana em Cartas de Física Aplicada .

p As propriedades do material do silício o tornam uma escolha ruim para circuitos de alta potência, dispositivos eletrônicos de alta temperatura e alta frequência. "Para os geradores de alta potência, diamante é mais adequado para a fabricação de sistemas de conversão de energia com um tamanho pequeno e baixa perda de energia, "disse Jiangwei Liu, pesquisador do Instituto Nacional de Ciência de Materiais do Japão e co-autor do artigo.

p No estudo atual, os pesquisadores testaram a estabilidade do circuito lógico NOR de diamante H em altas temperaturas. Este tipo de circuito, usado em computadores, fornece uma saída apenas quando ambas as entradas são zero. O circuito consistia em dois transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico (MOSFETs), que são usados ​​em muitos dispositivos eletrônicos, e em circuitos integrados digitais, como microprocessadores. Em 2013, Liu e seus colegas foram os primeiros a relatar a fabricação de um MOSFET de diamante H em modo E.

p Quando os pesquisadores aqueceram o circuito a 300 graus Celsius, funcionou corretamente, mas falhou a 400 graus. Eles suspeitam que a temperatura mais alta causou o colapso dos MOSFETs. Temperaturas mais altas podem ser alcançadas, no entanto, como outro grupo relatou operação bem-sucedida de um MOSFET de diamante H semelhante a 400 graus Celsius. Para comparação, a temperatura máxima de operação para dispositivos eletrônicos à base de silício é de cerca de 150 graus.

p No futuro, Os pesquisadores planejam melhorar a estabilidade do circuito em altas temperaturas, alterando os isoladores de óxido e modificando o processo de fabricação. Eles esperam construir circuitos lógicos MOSFET de diamante H que podem operar acima de 500 graus Celsius e a 2,0 quilovolts.

p "O diamante é um dos candidatos a materiais semicondutores para eletrônicos de última geração, especificamente para melhorar a economia de energia, "disse Yasuo Koide, um diretor do Instituto Nacional de Ciência de Materiais e co-autor do artigo. "Claro, a fim de alcançar a industrialização, é essencial desenvolver wafers de diamante de cristal único do tamanho de uma polegada e outros circuitos integrados baseados em diamante. "