Изследователи от Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн (UIUC) са разработили полупроводниково устройство на базата на диамант, което показва най-високо напрежение на пробив и най-нисък ток на утечка в сравнение с известните досега диамантени устройства. Това откритие може да се окаже ключът към много устойчивото електрифициране на обществото в контекста на стремежа към въглеродна неутралност до 2050 г.

Според неотдавнашен доклад на Националната академия на науките, за инженерството и медицината на САЩ съществува риск без модернизация и разширяване на електрическата мрежа преходът към възобновяема енергия да се забави значително, което да доведе до временно увеличаване на емисиите от изкопаеми горива.

Кен Байрам, професор по електроинженерство и компютърни науки, който е ръководител на изследването заедно с дипломанта Жуоран Хан, отбелязва, че задоволяването на нарастващото търсене на електроенергия изисква преминаване от традиционни материали като силиций към нови материали, включително диамант и други материали с ултраширока зона.

Диамантът като полупроводник със свръхширока зона има най-висока топлопроводимост, което позволява на устройствата, базирани на него, да работят при значително по-високи напрежения и токове, като ефективно разсейват топлината, без да влошават електрическите характеристики. Това прави диаманта особено перспективен за приложения, изискващи висок ток и напрежение, като например в соларните панели и вятърните турбини.

Разработеното устройство е в състояние да издържи на напрежения от около 5 kV, а теоретично – до 9 kV, което е рекорд за диамантените устройства. Освен това устройството показва най-ниския ток на утечка, което повишава общата ефективност и надеждност на устройството.

Хан подчертава, че разработеното устройство е по-подходящо за използване на места с много високи мощности и напрежения – в бъдещите електропреносни мрежи и други енергийни приложения. Изследователите се надяват да продължат да оптимизират устройството, за да използват максимално потенциала на диаманта като материал за изготвяне на полупроводници със съвсем нови висококачествени параметри.