41.Использование крупных монокрнсталлнчсских алмазов в наукоемких технологиях

К наукоемким применениям алмазов относятся те направления, которые ориентированы на научно-технический прогресс в области микроэлектроники, оптоэлектроники. сенсоэлектроники, лазерной и радиационной техники, определяющих базовый уровень развития новых технологий XXI века.

Алмаз обладает в совокупности Интенсивно развивающиеся современные высо¬кие технологии, такие, как. требуют материалов с предельными оптическими, теплофизическими, механическими, электрическими и радиационными свойствами, которые делают его незаменимым материалом для, например, высокоскоростной и высокотем¬пературной электроники, в средствах связи и обработки информации, а также в прибо¬ростроении, медицине и экологии, определяющих промышленный потенциал и технический уровень развитых стран.

В частности, целью внедрения алмаза в электронику (где его преимущества пе¬ред другими известными материалами неоспоримы) является перевод электроники с «кремниевой на алмазную тягу» путем создания высокотемпературных, сверхмощных, высокочастотных полупроводниковых приборов с высоким уровнем интеграции алмаз¬ных микросхем, в том числе нового поколения оптоэлектронных приборов быстро¬действующих коммутаторов, генераторов мощных импульсов, устройств оптической памяти, оптоэлектронных разрядников и т. д.

Приоритетные направления использования алмазов в перспективных наукоем¬ких технологиях:

- высокоэффективные теплоотводы для интегральных схем, лазерных диодов и других структур микроэлектроники, позволяющие существенно расширить рабочий диапазон температур элементов традиционной электроники на основе кремния, уве¬личить их мощность, степень интеграции и надежности, а также уменьшить габа¬риты создаваемых приборов и перейти к принципиально новым технологиям электро¬ники, например, к трехмерным модулям, повышающим быстродействие ЭВМ новых поколений. Применение алмазных теплоотводов основано на рекордно высокой тепло¬проводности алмаза (в 4-5 раз выше меди и других известных материалов);

- детекторы и дозиметры рентгеновского п ядерного излучения для биологии, медицины и ядерной техники, способные работать па фоне мошною радиационно¬го поля в широком интервале энергий и дозы излучений, что недостижимо для других видов материалов. Применение алмазных детекторов и дозиметров основано на исклю¬чительно высокой радиационной стойкости и сверхвысоких счетных характеристиках а (маза;

оптические окна и подложки для полупроводниковой техники. В этих ал¬мазных изделиях используется высокая прозрачность малоазотных алмазов в УФ. видимом и инфра красных диапазонах, а также наивысшие из всех оптических материа¬лов лучевая прочность, теплопроводность и радиационная стойкость, позволяющие использовать алмазы в качестве окон и зеркал для мощных лазеров, приборов ночною видения и др., в том числе для работы в агрессивных средах и радиационных полях, а также в области сверхвысоких давлений. Алмазные наковальни в аппаратах сверхвысо¬кого давления уже в настоящее время позволяют производить эксперименты с раз¬личными веществами в мегабарном диапазоне давлений. Сверхвысокотвердые вещества (СТВ), синтезированные на основе фуллеренового сырья, позволяют расширить диапа¬зон исследований и применений СТВ в этих и других областях, в том числе обработки природных алмазов и создания новых классов материалов вообще;

активные элементы УФ-оптоэлектроинки н сенсорики. Эти алмазные из¬делия являются наиболее перспективными в коммерческом отношении. Используются в области бытовой и промышленной электроники в виде широкой номенклатуры при¬боров массового применения. Во всех подобных устройствах и приборах нужны алма¬зы с полупроводниковыми свойствами, которые могут быть получены путем дозиро¬ванного легирования (например бором). Подобные кристаллы не должны быть зональ¬ными и секториальными. Одним из ключевых этапов продвижения в этом направлении является снижение концентрации азота в синтетических алмазах, попадающего в ре¬шетку алмаза в процессе роста кристалла.