Алмаз — не просто украшение. Этот кристалл может проводить электричество, когда в нём появляются свободные носители заряда: электроны и дырки. Но как быстро они движутся? В научных статьях числа разнятся в десятки раз. Одна лаборатория сообщает скорость 1000 см²/(В·с), другая — 4000. Почему такой хаос?
Группа исследователей собрала данные из множества публикаций и нашла три главные причины путаницы. Первая — разное электрическое поле, при котором измеряли скорость. В слабом поле носители разгоняются плавно, в сильном — упираются в предел, как бегуны на короткой дистанции. Вторая причина — выбор формулы: разные модели по-разному описывают, как скорость зависит от поля. Третья — чем возбуждали кристалл: альфа-частицами, лазером или пучком электронов. Оказалось, что альфа-частицы дают немного другие результаты, чем лазер, и это сдвигает итоговые параметры.
Авторы предложили новую модель для электронов, которая работает в широком диапазоне полей. Для дырок лучше всего подошла старая добрая модель Коги–Томаса. Они также дали поправки на температуру вблизи комнатной. Теперь инженеры, проектирующие алмазные детекторы радиации или мощную электронику, смогут выбирать правильные числа и не гадать.
Так разрозненные данные, как кусочки мозаики, сложились в единую картину. Алмаз снова показал себя материалом с характером, но теперь его характер можно описать формулами.
Алмаз — один из лучших природных изоляторов, но если добавить примесь или облучить его, он становится полупроводником. При этом он выдерживает огромные напряжения и высокие температуры, поэтому его рассматривают для электроники будущего.