哈尔滨工业大学科研团队通过选择性生长方法制备了准垂直金刚石肖特基二极管

高频电子设备的急剧小型化导致单个组件的局部工作温度急剧升高。金刚石具有宽带隙、高热导率、高载流子迁移率、高击穿场、高载流子饱和速度和高位移能。这些特性使金刚石成为在高温、高压、高频和高辐射等极端环境中具有巨大应用价值的优秀候选材料。金刚石的各种电子器件已经广泛开展研究，包括MOSFET、散热器、探测器、核电池和电化学应用等。

目前已经开发了几种高温金刚石器件，包括场效应晶体管（FET）和肖特基二极管。Ib型高温高压衬底由于其成本低、易获得，通常用于制造金刚石器件。通过在掺硼CVD层上蚀刻过量漂移来制造准垂直肖特基二极管，以形成良好的欧姆接触。然而蚀刻过程相对复杂，需要特定的蚀刻掩模，并且可能会将缺陷合并到漂移层中。另外用于不同功能（如NAND、NOR和NOT）的逻辑门电路可以利用金刚石MESFET和MOSFET构建。但目前存在的所有关于金刚石逻辑电路的文献报告都基于氢端接金刚石场效应晶体管。这些电路设备的电气性能仅在室温下进行了测试。

基于此，哈尔滨工业大学朱嘉琦教授团队通过选择性生长方法制备了准垂直金刚石肖特基二极管。在523和633 K时，整流比分别高达2×1011和7×109，显示出良好的高温性能。制作并测试了使用金刚石肖特基二极管的逻辑与门。由于金刚石的宽带隙特性，逻辑与门的高温工作温度高达633 K。本研究验证了高温下金刚石逻辑电路的可行性，为在特殊环境下制作金刚石芯片奠定了基础。该研究成果以“High temperature operation of logic AND gate based on diamond Schottky diodes fabricated by selective growth method”为题，发表在Carbon期刊上，并作为封面文章。博士生刘本建作为第一作者，朱嘉琦教授作为通讯作者。

图文解析

Liu Benjian, Zhang Sen, Ralchenko Viktor, et al. High temperature operation of logic AND gate based on diamond Schottky diodes fabricated by selective growth method[J]. Carbon, 197(2022):292-300.

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.06.04

文章来源：红外薄膜与晶体，作者：刘本建