高頻電子設(shè)備的急劇小型化導(dǎo)致單個(gè)組件的局部工作溫度急劇升高。金剛石具有寬帶隙、高熱導(dǎo)率、高載流子遷移率、高擊穿場(chǎng)、高載流子飽和速度和高位移能。這些特性使金剛石成為在高溫、高壓、高頻和高輻射等極端環(huán)境中具有巨大應(yīng)用價(jià)值的優(yōu)秀候選材料。金剛石的各種電子器件已經(jīng)廣泛開(kāi)展研究，包括MOSFET、散熱器、探測(cè)器、核電池和電化學(xué)應(yīng)用等。

 

目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種高溫金剛石器件，包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）和肖特基二極管。Ib型高溫高壓襯底由于其成本低、易獲得，通常用于制造金剛石器件。通過(guò)在摻硼CVD層上蝕刻過(guò)量漂移來(lái)制造準(zhǔn)垂直肖特基二極管，以形成良好的歐姆接觸。然而蝕刻過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，需要特定的蝕刻掩模，并且可能會(huì)將缺陷合并到漂移層中。另外用于不同功能（如NAND、NOR和NOT）的邏輯門(mén)電路可以利用金剛石MESFET和MOSFET構(gòu)建。但目前存在的所有關(guān)于金剛石邏輯電路的文獻(xiàn)報(bào)告都基于氫端接金剛石場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這些電路設(shè)備的電氣性能僅在室溫下進(jìn)行了測(cè)試。

 

基于此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)朱嘉琦教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)選擇性生長(zhǎng)方法制備了準(zhǔn)垂直金剛石肖特基二極管。在523和633 K時(shí)，整流比分別高達(dá)2×1011和7×109，顯示出良好的高溫性能。制作并測(cè)試了使用金剛石肖特基二極管的邏輯與門(mén)。由于金剛石的寬帶隙特性，邏輯與門(mén)的高溫工作溫度高達(dá)633 K。本研究驗(yàn)證了高溫下金剛石邏輯電路的可行性，為在特殊環(huán)境下制作金剛石芯片奠定了基礎(chǔ)。該研究成果以“High temperature operation of logic AND gate based on diamond Schottky diodes fabricated by selective growth method”為題，發(fā)表在Carbon期刊上，并作為封面文章。博士生劉本建作為第一作者，朱嘉琦教授作為通訊作者。

圖文解析

 

Liu Benjian, Zhang Sen, Ralchenko Viktor, et al. High temperature operation of logic AND gate based on diamond Schottky diodes fabricated by selective growth method[J]. Carbon, 197(2022):292-300.

 

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.06.04

 

文章來(lái)源：紅外薄膜與晶體，作者：劉本建