Chip all'ossido di gallio con strutture a transistor e per scopi di misurazione, elaborato presso FBH tramite litografia di proiezione. Credito:FBH/schurian.com
Il Ferdinand-Braun-Institut (FBH) ha raggiunto una svolta con i transistor a base di ossido di gallio (ß-Ga 2 oh 3 ). Il ß-Ga . di nuova concezione 2 oh 3 -MOSFET (transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore) forniscono un'elevata tensione di rottura combinata con un'elevata conduttività di corrente.
Potenti componenti elettronici sono indispensabili per le comunicazioni future, per la trasformazione digitale della società e per le applicazioni di intelligenza artificiale. Su un'impronta il più piccola possibile, dovrebbero offrire bassi consumi energetici e raggiungere densità di potenza sempre più elevate, così lavorando in modo più efficiente. È qui che i dispositivi convenzionali raggiungono i loro limiti. Scienziati di tutto il mondo stanno quindi studiando nuovi materiali e componenti in grado di soddisfare questi requisiti. Il Ferdinand-Braun-Institut (FBH) ha ora raggiunto una svolta con i transistor a base di ossido di gallio (ß-Ga 2 oh 3 ).
Il ß-Ga . di nuova concezione 2 oh 3 -MOSFET (transistor ad effetto di campo metallo-ossido-semiconduttore) forniscono un'elevata tensione di rottura combinata con un'elevata conduttività di corrente. Con una tensione di rottura di 1,8 kilovolt e una potenza record di 155 megawatt per centimetro quadrato, raggiungono prestazioni uniche vicine al limite materiale teorico dell'ossido di gallio. Allo stesso tempo, le intensità del campo di rottura raggiunte sono significativamente superiori a quelle dei semiconduttori ad ampia banda proibita consolidati come il carburo di silicio o il nitruro di gallio.
Struttura dei livelli e topologia del gate ottimizzati
Per ottenere questi miglioramenti, il team FBH ha affrontato la struttura dei livelli e la topologia del gate. La base è stata fornita da substrati del Leibniz-Institut für Kristallzüchtung con una struttura a strati epitassiali ottimizzata. Di conseguenza, la densità del difetto potrebbe essere ridotta e le proprietà elettriche migliorate. Questo porta a resistenze on-state più basse. Il gate è il "punto di commutazione" centrale dei transistor ad effetto di campo, controllato dalla tensione gate-source. La sua topologia è stata ulteriormente ottimizzata, consentendo di ridurre le elevate intensità di campo sul bordo del gate. Questo a sua volta porta a tensioni di rottura più elevate. I risultati dettagliati sono stati pubblicati online il 26 agosto, 2019 in Lettere del dispositivo elettronico IEEE numero di settembre.
