Galliumoxidchip med transistorstrukturer och för mätändamål, bearbetas på FBH via projektionslitografi. Kredit:FBH/schurian.com
Ferdinand-Braun-Institut (FBH) har fått ett genombrott med transistorer baserade på galliumoxid (ß-Ga) 2 O 3 ). Den nyutvecklade ß-Ga 2 O 3 -MOSFETs (metall-oxid-halvledarfälteffekttransistor) ger en hög genombrottsspänning i kombination med hög strömledningsförmåga.
Kraftfulla elektroniska komponenter är oumbärliga för framtida kommunikation, för den digitala omvandlingen av samhället och för tillämpningar av artificiell intelligens. På ett så litet fotavtryck som möjligt, de ska erbjuda låg energiförbrukning och uppnå allt högre effekttätheter, på så sätt arbeta mer effektivt. Det är här som konventionella enheter når sina gränser. Forskare över hela världen undersöker därför nya material och komponenter som kan uppfylla dessa krav. Ferdinand-Braun-Institut (FBH) har nu fått ett genombrott med transistorer baserade på galliumoxid (ß-Ga) 2 O 3 ).
Den nyutvecklade ß-Ga 2 O 3 -MOSFETs (metall-oxid-halvledarfälteffekttransistor) ger en hög genombrottsspänning i kombination med hög strömledningsförmåga. Med en genomslagsspänning på 1,8 kilovolt och en rekordeffekt på 155 megawatt per kvadratcentimeter, de uppnår unika prestandasiffror nära den teoretiska materialgränsen för galliumoxid. På samma gång, de uppnådda nedbrytningsfältstyrkorna är betydligt högre än de för etablerade halvledare med breda bandgap såsom kiselkarbid eller galliumnitrid.
Optimerad lagerstruktur och porttopologi
För att uppnå dessa förbättringar, FBH-teamet tog sig an skiktstrukturen och porttopologin. Grunden tillhandahölls av substrat från Leibniz-Institut für Kristallzüchtung med en optimerad epitaxiell skiktstruktur. Som ett resultat, defektdensiteten kunde reduceras och de elektriska egenskaperna förbättras. Detta leder till lägre resistanser i tillståndet. Grinden är den centrala "växlingspunkten" för fälteffekttransistorer, styrs av gate-source-spänningen. Dess topologi har optimerats ytterligare, vilket gör det möjligt att minska höga fältstyrkor vid grindens kant. Detta leder i sin tur till högre genomslagsspänningar. De detaljerade resultaten publicerades online den 26 augusti, 2019 i IEEE Elektronenhetsbokstäver Septembernummer.
