Chip de óxido de gálio com estruturas de transistor e para fins de medição, processado na FBH via litografia de projeção. Crédito:FBH / schurian.com
O Ferdinand-Braun-Institut (FBH) alcançou um avanço com transistores baseados em óxido de gálio (ß-Ga 2 O 3 ) O recém-desenvolvido ß-Ga 2 O 3 -MOSFETs (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico) fornecem uma alta tensão de ruptura combinada com alta condutividade de corrente.
Componentes eletrônicos poderosos são indispensáveis para comunicações futuras, para a transformação digital da sociedade e para aplicações de inteligência artificial. Em uma pegada tão pequena quanto possível, eles devem oferecer baixo consumo de energia e atingir densidades de potência cada vez maiores, trabalhando assim com mais eficiência. É aqui que os dispositivos convencionais atingem seus limites. Cientistas de todo o mundo estão, portanto, investigando novos materiais e componentes que podem atender a esses requisitos. O Ferdinand-Braun-Institut (FBH) agora alcançou um avanço com transistores baseados em óxido de gálio (ß-Ga 2 O 3 )
O recém-desenvolvido ß-Ga 2 O 3 -MOSFETs (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico) fornecem uma alta tensão de ruptura combinada com alta condutividade de corrente. Com uma tensão de ruptura de 1,8 kilovolts e um valor recorde de poder de mérito de 155 megawatts por centímetro quadrado, eles alcançam números de desempenho únicos próximos ao limite de material teórico de óxido de gálio. Ao mesmo tempo, as intensidades de campo de degradação alcançadas são significativamente mais altas do que aquelas de semicondutores de gap largo, como carboneto de silício ou nitreto de gálio.
Estrutura de camada otimizada e topologia de porta
Para alcançar essas melhorias, a equipe FBH abordou a estrutura da camada e a topologia do portão. A base foi fornecida por substratos do Leibniz-Institut für Kristallzüchtung com uma estrutura de camada epitaxial otimizada. Como resultado, a densidade do defeito pode ser reduzida e as propriedades elétricas melhoradas. Isso leva a resistências mais baixas no estado. O portão é o 'ponto de comutação' central dos transistores de efeito de campo, controlado pela tensão da porta-fonte. Sua topologia foi otimizada ainda mais, permitindo reduzir as intensidades de campo altas na borda do portão. Isso, por sua vez, leva a tensões de ruptura mais altas. Os resultados detalhados foram publicados online em 26 de agosto, 2019 na IEEE Electron Device Letters Edição de setembro.
