激光网3月22日消息，NIMS研究团队开发了世界上第一个n沟道金刚石MOSFET。开发的n沟道金刚石MOSFET为CMOS集成电路以及金刚石电力电子的发展迈出了关键的一步。
这项研究发表在Advanced Science上
半导体金刚石具有5.5 eV的超宽带隙能量、高载流子迁移率和高导热系数等突出的物理性能，在高温和高辐射环境等极端环境条件下具有高性能和高可靠性的应用前景广阔。
通过使用金刚石电子器件，不仅可以缓解对传统半导体的热管理需求，而且这些器件还可以提高能源效率，可以承受更高的击穿电压和恶劣的环境。另一方面，随着金刚石生长技术、电力电子、自旋电子学和可在高温和强辐射条件下工作的微机电系统传感器的发展，对基于金刚石CMOS器件的外围电路进行单片集成的需求也在增加。CMOS集成电路的制造需要p型和n型沟道MOSFET，就像传统硅电子器件一样。然而，n沟道金刚石MOSFET尚未开发出来。
该NIMS研究团队开发了一种技术，通过在低浓度磷中掺杂金刚石，在原子水平上生长具有光滑和平坦梯度的高质量单晶n型金刚石半导体。
利用这种技术，该团队在世界上首次成功制造了n沟道金刚石MOSFET。该MOSFET主要由掺杂高浓度磷的另一金刚石层之上的n沟道金刚石半导体层组成。使用后一种金刚石层可显著降低源极和漏极接触电阻。
该团队证实，制造的金刚石MOSFET实际上起到了n沟道晶体管的作用。此外，该团队还验证了MOSFET的优异高温性能，如其场效应迁移率约为150厘米2300°C时/V・sec。
4. 这些成果有望促进CMOS集成电路的发展，用于在恶劣环境下制造高能效电力电子器件、自旋电子器件和传感器。
