ダイヤモンド半導体

質問

2030年頃には実用化できそうとのことですが、コストはどうなるのでしょうか？
人工ダイヤって高圧で結晶化するイメージだし、固そうなんで加工も容易じゃないし、コストすごく高そうな気がするんですが。
もし普及したらちょうど電気自動車が普及する時期だし渡りに船ですけど。

回答No.3

SPROCKETER · ベストアンサー

ダイヤモンド半導体と言いますが、ダイヤモンドの塊を作って、それを切り出して使うのでは無くて、ダイヤモンドの薄膜を積層させて半導体として使うものですから、シリコン半導体と比べて、それほどコストは高くないはずです。加工もイオン注入法やレーザーを使う方式でしょうから、問題無いと思いますけどね。

なぜ、ダイヤモンドを半導体として使うのかと言えば、電気特性が高いのが理由のようで、従来のシリコン半導体やガリウム半導体が限界に達したら、ダイヤモンド半導体になるのは５０年ぐらい前から知られていました。もっとも、当時は今のように人工ダイヤの製造技術が進んでいなかったので、構想段階に過ぎなかったようです。

ダイヤモンド半導体だけでは無く、炭素を使った分子メモリーが実現すれば、従来のメモリー容量を桁違いに超える大容量メモリーが可能になり、人間の記憶容量に匹敵するパソコンが実現したり出来るのですが、将来的には、そこまで行くでしょうね。

お礼

ご回答ありがとうございます。本当に日進月歩ですね。

回答No.2

HAL2（@HALTWO）

Diamond が高額なのは大きなものを作れないからです……まぁ 1 Carat ぐらいのものならば作れるようですけれど……。

超高温超高圧の下でしか生成できないものですので、簡単な製法ですと細長い筒の先に石炭の破片を詰めて大きな真空容器に入れ、筒の反対側から超高速の銃弾を撃ち込むというやつですね……火薬で撃ち出すくらいの速度では衝突時の圧力もそれによる発熱も到底足りないし、筒の強度も必要ですから、その辺りの Know How はいろいろあるのでしょうけれど、この手法で作る事ができるのは極めて小さな Diamond 欠片でしかありません。

一方、天然 Diamond を加工する際に出る Bort (屑 Diamond 粉) は高額のものではなく、Diamond 入りの鑢なんか Do It Yourself の店で売られていますよね。

この、目に見えないほど細かい Bort を Polyethylene Film に真空蒸着して Headphone の Diaphragm (振動板) とした Headphone を SONY は 30 年程前から販売しています。……今でもあるのかな、MDR V90 とか V900 といった 9xx 番台の Diaphragm は Diamond 蒸着 Film だった筈です。

Diamondって単一結晶構造だと劈開面があるので簡単に割る事ができてしまうのですが (だから加工できるのですが)、Bort をギュッと押し固めたり蒸着したりしたものは劈開面が粒ごとに異なるために衝撃が分散して割れなくなり、硬度は Diamond そのものですので極めて強靱な固体になります。……薄くて軽くて分割振動しにくい強靱さを兼ね備えていますので、振動板として理想型の 1 つと言えるかもしれませんね……でも私はその音色が気に入らなかったので、Diamond 蒸着ではない SONY MDR V60 に連なる Headphone 一辺倒なのですが(笑)。

半導体っていまや CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) とか MOS-FET (MOS Field Effect Transistor) が主流になっているように、薄膜半導体が積層された構造になっていますので、Bort を真空蒸着した薄膜とか、分子 Level ほどにまで細かい Bort を化合させたものを Silicon Wafer のように成長させた薄膜から Diamond 以外の元素を抜いてしまうといった手法で Film Transistor を作る事ができるのかも知れませんね。

32GB の Flush Memoryって 32GB＝32×(10 の 9 乗) 個もの Memory Cell が組み込まれており、1 個の Memory Cellって十数個の Transistor、つまり数十個の半導体が組み込まれていますので 32GB Chip だとマッチ棒の断面ぐらいの面に軽く 10 の 10 乗以上の半導体が組み込まれている事になります。

そんな大きさの半導体ですので、屑値でしかない Bort を原子数個から数十個ぐらいの厚みで蒸着させたところで原料費は知れたものですね(^^;)。

ただ、純結晶並の純度でないと正しく動作しない半導体の純度をどう制御するのかの Know How が一番の Neck でしょうね。
そこを安価にできるのであれば Silicon Transistor に取って代わるかも知れませんね。

お礼

ご回答ありがとうございます。そもそも天然ダイヤの削りかすが世界中の半導体重要需要を満たせるほど出るのかとか、トランジスタ作るにはP型とN型必要なんで天然ダイヤからどう作るのかとか、いろいろ問題がありますのでやはり人工ダイヤになると思います。人口ダイヤって天然と違って結晶構造が均一すぎて光の分散に歪みがまったくないので、プロが鑑別する手掛かりになっているそうですので、やるならやはり人工ダイヤでしょうけどね。

回答No.1

watanabe04

「実用化」のなかに「コスト」も含まれていますから
安心して下さい。

人工ダイヤ自体は今でも実用化されています。
歯医者で歯を削る機械の先っぽについています。

お礼

ご回答ありがとうございます。そう言えばダイヤモンド製品ありますね。天然ダイヤのカットかすのクズダイヤ使ってるのかと思ってましたが。
コスト的に見合うようになるとは言え、他製品と比べて競争力もてるようになるのかという観点もあります。既存の半導体の中では酸化ガリウムが一番安そうですが。