Dit artikel beschrijft de ontwikkeling van volledig diamanten MOSFETs in samenwerking met de Stanford University. De kern van deze technologie is oppervlakte-overdrachtsdoping (surface transfer doping), waarbij een waterstoflaag op een diamantwafer zorgt voor een negatieve elektronenaffiniteit. Dit creëert een twee-dimensionaal gas van gaten (2DHG) aan het oppervlak.
De belangrijkste voordelen van deze aanpak zijn:
- Snelheid: Een 50 keer hogere schakelsnelheid dan conventionele transistors.
- Kwaliteit: Geen defecten door ionenimplantatie, waardoor de intrinsieke zuiverheid en thermische geleidbaarheid van diamant behouden blijven.
- Prestaties: De subthreshold swing is vergelijkbaar met die van moderne 3 nm silicium-chips.
- Toepasbaarheid: Ideaal voor systemen met hoog vermogen, hoge frequenties en omgevingen waar stralingsbestendigheid cruciaal is.
Daarnaast wordt vermeld dat er diamantsubstraten beschikbaar zijn voor andere R&D-groepen die op dit vlak onderzoek doen.
Diamanttransistor
Oppervlakte-overdrachtsdoping (Surface Transfer Doping)
Onze volledig diamanten transistors maken gebruik van oppervlakte-overdrachtsdoping om ladingsdragers te induceren zonder dat er substitutionele dopant-atomen in het bulkkristal hoeven te worden geïntroduceerd.
Referentie: DF Paper in IEEE: On the Conduction Mechanism in Diamond 2-Dimensional Hole Gas Field Effect Transistors
Wanneer het oppervlak van een monokristallijne diamantwafer wordt beëindigd met een atoomlaag waterstof, wordt de elektronenaffiniteit negatief. Hierdoor kunnen elektronen overgaan van de valentieband van de diamant naar geschikte acceptoroorten (vaak adsorbaten of speciaal ontworpen oppervlaktelagen) aan het oppervlak.
Deze ladingsoverdracht laat een gas van gaten met een hoge dichtheid in twee dimensies achter (2DHG), dat beperkt is tot enkele nanometers van het oppervlak. Dit produceert p-type geleidbaarheid, terwijl de intrinsieke zuiverheid, thermische geleidbaarheid en doorslagspanning van de bulkdiamant behouden blijven.
Omdat er geen ionenimplantatie of rooster-substitutie vereist is, voorkomt oppervlakte-overdrachtsdoping de generatie van defecten en ladingsdragerverstrooiing die gepaard gaat met conventionele doping. Dit maakt de technologie bijzonder aantrekkelijk voor elektronische apparaatplatforms voor hoog vermogen, hoge frequenties en stralingsbestendigheid.
Subthreshold Swing
DF-apparaten matchen nu de state-of-the-art 3 nm silicium wat betreft de subthreshold swing.
R&D-partnerschappen
Bouwt u uw eigen diamanttransistors? Wij leveren diamantsubstraten aan R&D-groepen die diamanttransistors ontwikkelen.
Diamanttransistor
Oppervlakte-overdrachtsdoping (Surface Transfer Doping)
Onze volledig diamanten transistors maken gebruik van oppervlakte-overdrachtsdoping om ladingsdragers te induceren zonder dat er substitutionele dopant-atomen in het bulkkristal hoeven te worden geïntroduceerd.
Referentie: DF Paper in IEEE: On the Conduction Mechanism in Diamond 2-Dimensional Hole Gas Field Effect Transistors
Wanneer het oppervlak van een monokristallijne diamantwafer wordt beëindigd met een atoomlaag waterstof, wordt de elektronenaffiniteit negatief. Hierdoor kunnen elektronen overgaan van de valentieband van de diamant naar geschikte acceptoroorten (vaak adsorbaten of speciaal ontworpen oppervlaktelagen) aan het oppervlak.
Deze ladingsoverdracht laat een gas van gaten met een hoge dichtheid in twee dimensies achter (2DHG), dat beperkt is tot enkele nanometers van het oppervlak. Dit produceert p-type geleidbaarheid, terwijl de intrinsieke zuiverheid, thermische geleidbaarheid en doorslagspanning van de bulkdiamant behouden blijven.
Omdat er geen ionenimplantatie of rooster-substitutie vereist is, voorkomt oppervlakte-overdrachtsdoping de generatie van defecten en ladingsdragerverstrooiing die gepaard gaat met conventionele doping. Dit maakt de technologie bijzonder aantrekkelijk voor elektronische apparaatplatforms voor hoog vermogen, hoge frequenties en stralingsbestendigheid.
Subthreshold Swing
DF-apparaten matchen nu de state-of-the-art 3 nm silicium wat betreft de subthreshold swing.
R&D-partnerschappen
Bouwt u uw eigen diamanttransistors? Wij leveren diamantsubstraten aan R&D-groepen die diamanttransistors ontwikkelen.
Groetjes,