Une équipe de recherche de l'Université de l'Académie chinoise des sciences a révélé le mécanisme de défaillance du diamant sous des champs électriques extrêmes à travers des expériences in situ et des simulations de dynamique moléculaire. L'étude, publiée dans Cell rapporte les sciences physiquesfournit des informations critiques pour la conception de dispositifs de diamant robustes.
Le diamant est connu pour ses propriétés physiques exceptionnelles, y compris la résistance au champ de dégradation ultra-élevé et la conductivité thermique, ce qui en fait un matériau prometteur pour l'électronique haute fréquence et haute puissance. Cependant, son processus de défaillance dans les champs électriques extrêmes est resté mal compris auparavant.
Dirigée par Profs. Yan Qingbo et Chen Guangchao, les chercheurs ont utilisé une méthode de microscopie électronique à transmission in situ (TEM) pour observer le processus de panne en temps réel. Ils ont constaté que la défaillance du diamant commence préférentiellement le long du (111) plan de cristal en raison de la distorsion du réseau induite par le contrainte et de l'amorphisation ultérieure, plutôt que de se transformer en graphite.
Les chercheurs ont également utilisé des simulations de dynamique moléculaire (MD) pour confirmer que la surface (111) est plus sensible à l'effondrement thermique à des températures élevées, ce qui s'aligne parfaitement avec leurs observations expérimentales. Cette étude clarifie la dépendance cristallographique de la défaillance électrique du diamant et suggère que l'utilisation de substrats exposés au diamant (100) ou (110) pourrait améliorer considérablement la durabilité des dispositifs.
Cette étude approfondit notre compréhension du comportement du diamant dans des conditions extrêmes et ouvre de nouvelles voies pour des dispositifs électroniques à base de diamant plus durables.
Les chercheurs s'attendaient à ce que ces résultats influencent la conception et la sélection de matériaux des dispositifs à base de diamants dans des domaines tels que l'informatique quantique, les transistors à haute puissance et les lasers ultraviolets.
