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采用金刚石基晶体管的逻辑电路

发布时间:2019-01-28 15:14:42 来源:

由刘江伟(独立科学家,功能材料研究中心)和Yasuo Koide(研究网络和设施服务部协调主任)领导的NIMS研究小组在世界上首次成功开发了配备钻石的逻辑电路 - 基于两种不同工作模式的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。这一成就是朝着开发在极端环境下运行的金刚石集成电路迈出的第一步。

金刚石具有高载流子迁移率,高击穿电场和高导热率。因此,它是用于开发在高温,高频和高功率下稳定运行所需的电流开关和集成电路的有前景的材料。然而,难以使基于金刚石的MOSFET控制阈值电压的极性,并且难以制造两种不同模式的MOSFET - 耗尽模式(D模式)和增强模式(E模式) - 在同一基板上。该研究小组利用该集团开发的阈值控制技术,在同一基板上制造了具有D型和E型金刚石MOSFET的逻辑电路。

该研究小组于2012年利用光电子能谱确定了各种氧化物与氢化金刚石界面的电子结构。研究小组成功开发出具有极低漏电流密度的金刚石MOS(金属氧化物半导体)电容器和E-在经历了许多困难之后,2013年模式氢化金刚石MOSFET。该集团于2014年通过将基于金刚石的MOSFET与负载电阻相结合来制作逻辑电路原型。最后,该小组开发了控制金刚石MOSFET的D模和E模特性的技术,并在2015年确定了控制机制。其中一系列美国物理研究所在AIP出版新闻中介绍了研发成果。这些先前的努力使这项研究项目取得了成功。

具有基于金刚石的晶体管的逻辑电路是用于开发数字集成电路的有前景的装置,所述数字集成电路需要在诸如高温以及暴露于辐射和宇宙射线的极端环境下稳定地操作。

这项研究是在以下项目的基础上进行的:优秀青年研究人员的领导计划(江伟伟,代表),在MEXT科技人力资源开发计划的赞助下; “利用大量极化电荷开发新型功能性金刚石电子器件”(Yasuo Koide,首席研究员),属于MEXT科学研究资助项目(A)研究; 和“制造大电流输出鳍型金刚石场效应晶体管”(江伟刘,首席研究员),属于青年科学家资助项目(B),由MEXT资助项目赞助科学研究。NIMS纳米加工平台支持器件制造,

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