В Киото создали карбид-кремниевый транзистор для работы при 600 °C
Устройство изготовлено с применением стандартной ионной имплантации — технологии легирования, используемой на коммерческих производствах чипов. Новая компоновка помогла снизить утечки и расхождение между расчётным и измеренным пороговым напряжением.
Исследователи Киотского университета сообщили о транзисторе из карбида кремния (SiC), способном работать при температуре 600 °C. Устройство выполнено с помощью ионной имплантации — стандартного для полупроводниковой промышленности метода легирования, что отличает работу от решений, требующих специализированного технологического процесса.
В основе разработки — полевой транзистор с p–n-переходом (JFET) с нижним затвором и двойной изолирующей областью. В обычной конструкции с верхним затвором часть внедряемых при имплантации примесей проникает глубже расчётной области. Это меняет пороговое напряжение транзистора. В новой схеме эти примеси компенсируются расположением затвора под каналом.
При 400 °C разница между расчётным и измеренным пороговым напряжением составила менее 0,1 В. Для обычной компоновки, по данным исследователей, она превышала 2 В. Двойная изолирующая структура также отделяет каждый транзистор p–n-переходом, а не полагается на полуизолирующую подложку SiC, которая при нагреве начинает хуже изолировать и становится источником токов утечки.
Разработка пока не решает всех задач высокотемпературной электроники. Созданный транзистор относится к нормально открытым: он проводит ток при нулевом напряжении на затворе и поэтому потребляет энергию в режиме ожидания. Для экономичных логических схем нужны комплементарные пары с нормально закрытыми транзисторами. Следующим шагом группы станет создание таких устройств в новой архитектуре и построение на их основе маломощных схем.
Авторам также предстоит подтвердить долговременную надёжность устройств при высоких температурах и решить вопрос с термостойкой корпусировкой. Среди возможных применений подобной электроники — оборудование для газовых турбин и аппаратура для экстремальных условий, включая поверхность Венеры.