Первый в мире N-канальный алмазный полевой транзистор для CMOS интегрированных цепей

Высококачественный слегка легированный фосфором N-типа Diamond Eplayer.Кредит: Advanced Science (2024).Doi: 10.1002/Advs.202306013

Исследовательская группа Национального института материаловедения (NIMS) разработала первый в мире N-канальный бриллиантный MOSFET (металлический транзистор-оксид-полупроводник).Разработанный N-канальный бриллиантный MOSFET обеспечивает ключевой шаг к CMOS (комплементарный металл-оксид-символ: одна из самых популярных технологий в компьютерном чипе) для применений суровых приложений окружающей среды, а также разработки алмазной электроники.Исследование опубликовано в Advanced Science.

Полупроводниковый бриллиант обладает выдающимися физическими свойствами, такими как ультра широкополосная энергия 5,5 эВ, высокая подвижность носителей и высокая теплопроводность, которая обещает применения в экстремальных условиях окружающей среды с высокой производительностью и высокой надежностью, таких как среда с высокими температурамии высокий уровень радиации (например, в близости к ядерным ядерным ядрам).

Используя Diamond Electronics, может не только облегчить спрос теплового управления для обычных полупроводников, но и более энергоэффективные и могут выдержать гораздо более высокие напряжения разбивки и суровые среды.

С разработкой технологий роста алмаза, электроники, спинтроники и датчиков микроэлектромеханической системы (MEMS), работающих в условиях высокотемпературного и сильного излучения, потребность в периферической схеме на основе алмазных CMOS-устройств возросла для монолитической интеграции.

Для изготовления CMOS интегрированных цепей как для обычной кремниевой электроники требуются как канальные, так и N-типа.Тем не менее, n-канальные алмазные мосфеты еще не были разработаны.

Эта исследовательская группа NIMS разработала метод для выращивания высококачественных монокристаллических алмазных полупроводников N-типа с гладкими и плоскими террасами на атомном уровне с помощью легирующего алмаза с низкой концентрацией фосфора.

Используя эту технику, команде впервые в мире удалось изготовить N-канальный бриллиантный MOSFET.Этот MOSFET состоит в основном из N-канального алмазного полупроводникового слоя на вершине другого алмазного слоя, легированного высокой концентрацией фосфора.

Использование последнего алмазного слоя значительно снижает сопротивление контактов.Команда подтвердила, что сфабрикованный алмазный MOSFET фактически функционировал как N-канальный транзистор.

Кроме того, команда проверила превосходную высокотемпературную производительность MOSFET, как указано его мобильностью по полевым эффектам-важный индикатор производительности транзистора-приблизительно 150 см2/V ・ Sec при 300 ° C.

Ожидается, что эти достижения облегчат разработку CMOS интегрированных цепей для производства энергоэффективной электроники, спинтронических устройств и (MEMS) датчиков в суровых условиях.

Больше информации: Meiyong Liao et al., Высокоэффективные и высокоэлектронные транзисторы с мобильностью -оксидами -оксидами -символом, на основе алмаза N -типа, Advanced Science (2024).Doi: 10.1002/Advs.202306013