Saksalaisessa Ferdinand-Braun-instituutissa (FBH) on saavutettu läpimurto galliumoksidiin (ß-Ga2O3) perustuvissa transistoreissa. Heidän kehittämänsä beta-Ga2O3 -mosfetit tarjoavat suuren läpilyöntijännitteen yhdistettynä suureen virranjohtokykyyn.
Peräti 1,8 kilovoltin läpilyöntijännitteellä ja ennätyksellisellä tehoarvolla (155 megawattia neliösenttimetrillä) saavutetaan ainutlaatuiset suoritusarvot lähellä galliumoksidin teoreettista materiaalirajaa. Samaan aikaan saavutetut läpilyönnin kenttävahvuudet ovat huomattavasti suuremmat kuin vakiintuneilla laajan kaistaeron puolijohteilla, kuten piikarbidilla tai galliumnitridillä.
Näiden parannusten saavuttamiseksi FBH-ryhmä käsitteli kerrosrakennetta ja porttitopologiaa. Perustan tuottivat Leibnizin kidekasvatusinsituutin (Institute for Crystal Growth) substraatit optimoidulla epitaksiaalikerroksen rakenteella. Seurauksena oli, että vikatiheyttä voitiin vähentää ja sähköisiä ominaisuuksia parantaa.
Portti on kenttävaikutustransistorien keskeinen "kytkentäpiste", jota ohjataan hila-lähde -jännitteellä. Sen topologiaa on edelleen optimoitu, mikä mahdollistaa korkeiden kenttävahvuuksien vähentämisen portin reunalla. Tämä puolestaan johtaa suurempiin läpilyöntijännitteisiin.
Alle mikrometrin porttipituutta yhdistettynä portin syväykseen käytettiin pienen On-tilan resistanssin aikaansaamiseksi kohtuullisilla kynnysjännitteillä yli –24 voltilla.
Artikkeli on luettavissa IEEE Electron Device Letters -lehden syyskuun numerossa.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 3.9.2019