如何采用D型和E型金刚石型MOSFET开发逻辑电路？

　　由刘江伟（功能材料研究中心独立科学家）和研究网络与设施服务部协调总监靖佑（Yasuo Koide）领导的，日本国家材料科学研究所研究组（NIMS）开发了（被第一次认为是）以两种不同的工作模式配备金刚石基金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETS）的逻辑电路，这是开发在极端环境下运行的金刚石集成电路的第一步（Liu et al， 具有氢化金刚石磁场效应的逻辑电路” IEEE Electron Device Letters vol38， issue 7， p922-925）。
　　由于其具有高的载流子迁移率，高的击穿电场和高的导热性，所以金刚石是用于开发在高温，高频和高功率下稳定运行的电流开关和IC的有前景的材料。然而，难以使基于金刚石的MOSFET控制阈值电压的极性，并且在相同的基板上制造两种不同模式（D模式）和增强模式（E模式）的MOSFET。研究小组开发了一种配备D模式和E模式金刚石MOSFET的逻辑电路，使用该组开发的阈值控制威廉希尔官方网站 在相同的基板上制作它们。
　　研究人员在2012年使用光电子能谱分析了各种氧化物和氢化金刚石界面的电子结构。然后，经过许多困难，2013年，该集团开发了一种具有非常低的漏电流密度的金刚石金属氧化物半导体（MOS）电容器和一种E模式氢化金刚石基MOSFET。在2014年，该集团通过将基于金刚石的MOSFET与负载电阻器相组合来原型化逻辑电路。最后，在2015年，该集团开发了控制金刚石MOSFET的D和E模式特性的威廉希尔官方网站 ，并确定了控制机制。
　　
　　图片：具有金刚石晶体管的逻辑电路显微镜。
　　具有金刚石晶体管的新逻辑电路被认为对于在极端环境下稳定运行的数字IC的开发是有希望的，例如在高温以及在暴露于辐射和宇宙射线的情况下。
　　该研究结合以下项目进行：在科技人力资源发展计划科技赞助下，优秀青年研究人员（刘江伟代表）领导倡议; 科学研究发展计划（MEXT）资助的科学研究助学金类别（A），“开发使用大量极化电荷的新型功能金刚石电子器件”（主要研究员Yasuo Koide）; 和“大电流输出鳍型金刚石场效应晶体管的制造”（主要研究员刘江伟）在科学威廉希尔官方网站 援助计划资助项目赞助下的青年科学家资助类别（B） 科学研究。 器件制造由日本MEXT纳米威廉希尔官方网站 平台日本计划成立的NIMS纳米制造平台支持。