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El desarrollo de este MOSFET de diamante de canal n marca un hito importante en la búsqueda de dispositivos electrónicos resistentes y de alto rendimiento.
El Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) ha realizado una contribución innovadora a la electrónica. Sus investigadores han logrado desarrollar el primer MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) de diamante de canal n. Este importante avance abre nuevas oportunidades para el desarrollo de circuitos integrados CMOS (semiconductores de óxido metálico complementario) diseñados para condiciones extremas y para el avance de la electrónica de potencia basada en diamante. Los semiconductores de diamante son conocidos por sus propiedades excepcionales, como por ejemplo: B. una gran energía de banda prohibida de 5,5 eV, alta movilidad de los portadores de carga y excelente conductividad térmica. Estas propiedades los hacen ideales para aplicaciones en entornos hostiles, como altas temperaturas y radiación, donde los semiconductores tradicionales no son suficientes.
La electrónica Diamond ofrece una mejor gestión térmica y es energéticamente eficiente al soportar voltajes de ruptura más altos y condiciones más duras. A medida que avanza la tecnología de crecimiento de diamantes, aumenta la demanda de dispositivos CMOS de diamante para permitir la integración monolítica en sensores de electrónica de potencia, espintrónica y sistemas microelectromecánicos (MEMS) que funcionan en condiciones extremas. La fabricación de circuitos integrados CMOS normalmente requiere MOSFET de canal p y n, lo que presenta un desafío importante. El trabajo del equipo de investigación en el desarrollo de un MOSFET de diamante de canal n es un paso esencial para abordar este desafío. El equipo de investigación logró un gran avance al desarrollar un método para cultivar semiconductores de diamante monocristalino de tipo n de alta calidad con suavidad y planitud a nivel atómico, lo que se logra dopando diamantes con una baja concentración de fósforo.
Utilizando esta técnica, fabricaron con éxito un MOSFET de diamante de canal n, que consiste en una capa semiconductora de diamante de canal n encima de otra capa de diamante dopada con una alta concentración de fósforo. Esta estructura reduce significativamente la resistencia de contacto de fuente y drenaje, lo que permite que el MOSFET funcione eficazmente como un transistor de canal n. El equipo demostró el rendimiento del MOSFET a alta temperatura, con una movilidad por efecto de campo (un indicador importante del rendimiento del transistor) de aproximadamente 150 cm2/V·s a 300 °C. Se espera que este logro acelere el desarrollo de circuitos integrados CMOS para electrónica de potencia energéticamente eficiente, dispositivos espintrónicos y sensores MEMS que puedan funcionar en entornos hostiles.
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