Група дослідників з університету Вісконсіна-Медісона (University of Wisconsin-Madison) розробила новий спосіб легування монокристалічних алмазів, введення в матеріал атомів домішок, в даному випадку атомів бору. Новий процес легування проводиться при відносно низькій температурі, завдяки чому кристали алмазу не піддавалося руйнуванню і деградації.
У алмазу є ряд властивостей, які можуть зробити їх ідеальними напівпровідниками для виробництва потужної силової електроніки. Алмази можуть використовуватися в умовах високих електричних потенціалів, а низький питомий опір в разі правильного легування кристала дозволить кристалу проводити електрострум. Алмаз є одним з найкращих провідників тепла, тому проблема відведення та розсіювання тепла, що виділяється вирішується досить простими способами. Незважаючи на настільки цікаві характеристики, практичне використання алмазів в якості напівпровідників ускладнюється тим, що через міцності структури цього матеріалу дуже важко правильно вводити в кристал атоми легуючих добавок.
В ході експериментів вчені з'ясували, що якщо фізично з'єднати монокристаллический алмаз з кремнієм, попередньо легованих атомами бору, і нагріти все це до 800 градусів Цельсія, атоми бору під впливом теплових коливань мігрують з кремнію всередину алмазу. Процес відбувається при відносно низькій для таких процесів температурі і це обумовлено деякими особливостями будови легованого кремнію. У структурі такого кремнію присутні вакансії, місця в кристалічній решітці з відсутніми там атомами. Під впливом теплових коливань атоми вуглецю з алмаза заповнюють ці вакансії, залишаючи пусте місце в структурі алмазу, яке заповнюється атомом бору.
Така технологія отримала назву виборчого легування і вона дозволяє отримати високу ступінь контролю над виробленим процесом. За допомогою такого методу досить просто легувати певні місця монокристалічного алмазу, для цього потрібно лише накласти кремній на необхідні місця і нагріти це до зазначеної вище температури.
Поки новий метод працює щодо легування P-типу, при якому атоми домішок створюють носії позитивного електричного заряду, так звані електронні дірки, місця в кристалічній решітці з одним відсутнім електроном. І, використовуючи отримані алмазні напівпровідники p-типу, дослідники вже виготовили перші зразки найпростіших електронних приладів, таких, як діод.
Але, для того, щоб створити більш складні електронні пристрої, наприклад, як транзистор, потрібно легування N-типу, легування домішкою, атоми якої створюють носії негативного електричного заряду, зайві електрони в кристалічній решітці. Поки у вчених немає технології такого легування, але, цілком ймовірно, що результати даних досліджень надихнуть інших дослідників і кому-небудь з них все ж вдасться знайти відповідне рішення. І якщо це станеться, то на світ з'являться нові напівпровідникові прилади, які з високою ефективністю використовуватимуться для управління електричним струмом великої потужності, наприклад, в енергетичних мережах.