O desenvolvimento deste diamante de canal n MOSFET marca um marco significativo na busca por dispositivos eletrônicos resilientes e de alto desempenho.
O Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) fez uma contribuição inovadora para a eletrônica. Seus pesquisadores desenvolveram com sucesso o primeiro MOSFET de diamante de canal n (óxido metálicoSemicondutor transistor de efeito de campo). Este avanço significativo abre novas possibilidades para a criação de circuitos integrados CMOS (semicondutores de óxido metálico complementar) projetados para condições extremas e para a evolução da eletrônica de potência baseada em diamante. Os semicondutores de diamante são reconhecidos por suas propriedades excepcionais, como uma ampla energia de bandgap de 5.5 eV, altas mobilidades de portadores e condutividade térmica superior. Essas características os tornam ideais para aplicações em ambientes agressivos, como altas temperaturas e níveis de radiação, onde os semicondutores tradicionais ficam aquém.
A eletrônica Diamond oferece melhor gerenciamento térmico e excelente eficiência energética, suportando tensões de ruptura mais altas e condições mais severas. Enquanto o tecnologia Para os avanços no crescimento do diamante, a demanda por dispositivos CMOS de diamante está aumentando para permitir a integração monolítica em eletrônica de potência, spintrônica e sensores MEMS (sistema microeletromecânico) que operam sob condições extremas. A fabricação de circuitos integrados CMOS normalmente requer MOSFETs de canal do tipo p e do tipo n, representando um desafio significativo. O trabalho da equipe de pesquisa no desenvolvimento de um MOSFET de diamante de canal n é um passo substancial para enfrentar esse desafio. A equipe de pesquisa fez um avanço ao desenvolver um método para cultivar semicondutores de diamante monocristalinos do tipo n de alta qualidade com suavidade e planicidade em nível atômico, alcançados pela dopagem de diamantes com baixa concentração de fósforo.
Usando esta técnica, eles fabricaram com sucesso um MOSFET de diamante de canal n, consistindo de uma camada semicondutora de diamante de canal n no topo de outra camada de diamante dopada com uma alta concentração de fósforo. Esta estrutura reduz significativamente a resistência de contato da fonte e do dreno, permitindo que o MOSFET funcione efetivamente como um transistor de canal n. A equipe demonstrou o desempenho do MOSFET em altas temperaturas, com mobilidade de efeito de campo – um importante indicador do desempenho do transistor – de aproximadamente 150 cm2/V·seg a 300°C. Espera-se que esta conquista acelere o desenvolvimento de circuitos integrados CMOS para eletrônica de potência com eficiência energética, dispositivos spintrônicos e sensores MEMS que podem operar em ambientes agressivos.