p Pesquisadores japoneses tiveram sucesso na fabricação em lote de estruturas suspensas (cantiléveres e pontes) de diamante de cristal único para sistemas nano / micro eletromecânicos. p Dr. Meiyong Liao, Pesquisador Sênior do Centro de Materiais de Sensores, Instituto Nacional de Ciência de Materiais, cooperou com seus colegas, obteve sucesso na fabricação em lote de estruturas suspensas (cantiléveres e pontes) de diamante monocristalino para sistemas nano / micro eletromecânicos (NEMS / MEMS). Com base neste processo, eles alcançaram no mundo o primeiro switch NEMS de diamante de cristal único.

p A chave NEMS tem as vantagens de corrente de baixa fuga, baixo consumo de energia e relação liga / desliga acentuada em comparação com os dispositivos semicondutores convencionais. A maioria das chaves NEMS / MEMS existentes são baseadas em silício ou materiais metálicos, que tem as desvantagens de uma mecânica ruim, químico, e estabilidade térmica, baixa confiabilidade e durabilidade. O diamante é o material ideal para NEMS / MEMS devido ao módulo de elasticidade mais alto, dureza mecânica, condutividade térmica, e condutividade elétrica variável do isolador ao condutor. Contudo, devido à dificuldade na fabricação de estruturas suspensas de diamante de cristal único, o desenvolvimento de dispositivos NEMS / MEMS de diamante de cristal único tem sido um desafio.

p A equipe de pesquisa do NIMS desenvolveu um processo para a fabricação de estruturas suspensas de diamante de cristal único, formando localmente uma camada sacrificial de grafite em um substrato de diamante de cristal único por implantação de íons de alta energia, seguido pelo crescimento de uma epilayer de diamante com condutividade elétrica pelo método de deposição química a vapor de plasma de micro-ondas (MPCVD) e a remoção da camada sacrificial de grafite. Como um desenvolvimento adicional desta técnica, o grupo também teve sucesso pela primeira vez na fabricação de dispositivos de comutação NEMS com uma estrutura semelhante a um transistor compreendendo 3 eletrodos.

p A corrente de fuga da chave de diamante NEMS desenvolvida é muito baixa, e o consumo de energia é inferior a 10pW (picowatt). Os dispositivos apresentam alta reprodutibilidade, alta confiabilidade e sem atrito superficial. A operação estável da chave de diamante NEMS em um ambiente de alta temperatura (250 ° C) também foi confirmada. O módulo de Young da estrutura móvel cantilever foi medido em 1100GPa, que é próximo ao valor dos cristais individuais de diamante a granel. Assim, operação de comutação de alta velocidade (gigahertz) pode ser esperada.

p Em comparação com os interruptores MEMS existentes, espera-se que os interruptores de diamante NEMS mostrem funções muito melhoradas, incluindo confiabilidade, tempo de vida, Rapidez, e capacidade de manuseio elétrico, etc. Os dispositivos desenvolvidos podem ser aplicados como interruptor de micro-ondas para comunicações sem fio de próxima geração e circuito lógico em ambientes hostis. Os resultados da pesquisa também estabelecem a infraestrutura para NEMS / MEMS de diamante com novas funções, abrindo o caminho para o desenvolvimento de vários produtos químicos, fisica, e sensores mecânicos.