Разработка этого n-канального алмаза МОП-транзистор знаменует собой важную веху в поисках высокопроизводительных и отказоустойчивых электронных устройств.
Национальный институт материаловедения (NIMS) внес новаторский вклад в электронику. Их исследователи успешно разработали первый n-канальный алмазный МОП-транзистор (металлооксидный транзистор).полупроводник полевой транзистор). Это значительное достижение открывает новые возможности для создания интегральных схем КМОП (дополнительные металл-оксид-полупроводник), предназначенных для экстремальных условий, и дальнейшего развития силовой электроники на основе алмазов. Алмазные полупроводники известны своими исключительными свойствами, такими как широкая запрещенная зона 5.5 эВ, высокая подвижность носителей заряда и превосходная теплопроводность. Эти характеристики делают их идеальными для применения в суровых условиях, таких как высокие температуры и уровни радиации, где традиционные полупроводники не справляются.
Алмазная электроника обеспечивает лучшее управление температурным режимом и превосходную энергоэффективность, выдерживая более высокие пробивные напряжения и более суровые условия. Как technology В связи с прогрессом в области выращивания алмазов растет спрос на алмазные КМОП-устройства, обеспечивающие монолитную интеграцию в силовую электронику, спинтронику и датчики МЭМС (микроэлектромеханические системы), которые работают в экстремальных условиях. Для изготовления интегральных схем КМОП обычно требуются МОП-транзисторы с каналом как p-, так и n-типа, что представляет собой серьезную проблему. Работа исследовательской группы по разработке n-канального алмазного МОП-транзистора является существенным шагом на пути к решению этой проблемы. Исследовательская группа совершила прорыв, разработав метод выращивания высококачественных монокристаллических алмазных полупроводников n-типа с гладкостью и плоскостностью на атомном уровне, достигаемых путем легирования алмазов низкой концентрацией фосфора.
Используя эту технику, они успешно изготовили n-канальный алмазный МОП-транзистор, состоящий из n-канального слоя алмазного полупроводника поверх другого слоя алмаза, легированного высокой концентрацией фосфора. Такая структура значительно снижает контактное сопротивление истока и стока, позволяя МОП-транзистору эффективно функционировать как n-канальный транзистор. Команда продемонстрировала высокотемпературные характеристики МОП-транзистора с полевой подвижностью (важным показателем производительности транзистора) примерно 150 см2/В·сек при 300°C. Ожидается, что это достижение ускорит разработку интегральных схем КМОП для энергоэффективной силовой электроники, устройств спинтроники и датчиков МЭМС, которые могут работать в суровых условиях.