碳材料在功率半导体、太阳能电池等能源器件用途也能够发挥威力。
金刚石和碳薄膜的利用
功率半导体适合使用金刚石(图A-1)。因为击穿电场和载子迁移率远大于SiC和GaN,所以使用金刚石的功率半导体在耐压性、工作效率方面占优。在过去,单晶金刚石底板存在直径还只能做到3~4mm的问题,但随着晶体生长方法的改进,“已经实现了13mm直径”(产业技术综合研究所金刚石研究中心副主任鹿田真一)。
图A-1:利用金刚石实现高性能功率半导体(a)为日本产业技术综合研究所金刚石研究中心在13mm直径底板上形成的金刚石二极管。该中心鹿田真一提供。(点击放大)
对于太阳能电池,利用碳薄膜实现高效单元已成为可能(图A-2)。日本中部大学开发出了能够改变碳薄膜带隙的自主等离子CVD法。如果使用该方法多级叠加带隙不同的单元,那么,“以低成本制造效率超越非晶Si薄膜单元的太阳能电池单元将成为现实”(中部大学工学部电子信息工学系教授梅野正义)。(记者:大下 淳一)
图A-2:利用碳薄膜制造太阳能电池单元实现了2.28%的转换效率。日本中部大学工学部电子信息工学系教授梅野正义的数据。
0 条