Алмазный многоэлектродный транзистор

Полезная модель относится к приборам электронной техники. Предложена структура алмазного многоэлектродного транзистора, состоящего из алмазной изолирующей подложки, на которой вблизи поверхности сформированы электропроводящая область с нанесенным на ней слоем изолятора, а также контакты истока и стока, расположенные на электропроводящей области, контакты затвора, нанесенные поверх слоя изолятора, отличающаяся тем, что она содержит не менее двух электропроводящих областей, изолированных друг от друга, не менее двух контактов истоков и стоков, нанесенных на электропроводящие области и связанных с общими выводами, расположенными на алмазной изолирующей подложке, и не менее двух контактов затворов, расположенных на слое изолятора, нанесенного на электропроводящие области и связанных через воздушные мосты с общим выводом затвора, расположенном на алмазной изолирующей подложке. 1 п. формулы полезной модели, иллюстрации - 3 фиг.

Полезная модель относится к транзисторам на основе алмаза. Известно, что алмаз не имеет доноров или акцепторов с мелкими уровнями, расположенными в запрещенной зоне. Самый мелкий уровень - это акцепторный уровень бора, расположенный выше валентной зоны и имеющий энергию 0,37 эВ. При создании тонкого легированного бором слоя энергия уровня бора уменьшается и проводимость легированного электропроводящего слоя увеличивается [1].

Известен патент США 563916895, дата публикации 21.02.1995 г.DOUBLE DIAMOND MESA VERTICAL FIELD EFFECT TRANSISTOR. Это - алмазный многоэлектродный транзистор. В этом транзисторе имеется совокупность истоков, между которыми расположены затворы, контактирующие с истоками через изоляционные прослойки. Ток от истоков проходит перпендикулярно плоскости поверхности через структуры р⁺/р(первый слой)/р(второй слой) и попадает в р⁺-подложку, которая контактирует со стоком. Однако указанная конструкция является весьма сложной и параметры предложенных вертикальных транзисторов не указаны.

Так как предложенная ниже полезная модель имеет так называемую горизонтальную конструкцию, в которой ток протекает параллельно поверхности алмазной подложки, указанный выше патент может рассматриваться в качестве аналога.

Разработанные алмазные транзисторы, в которых ток протекает параллельно поверхности алмазной подложки, т.е. так называемые «горизонтальные транзисторы», описание которых имеется в литературе, как правило, имеют малую мощность (не более сотен милливатт). Это связано с малой шириной канала [3].

В качестве прототипа настоящей полезной модели выбран алмазный транзистор по патенту [4]. Транзистор содержит алмазную изолирующую подложку, созданную вблизи поверхности изолирующей подложки электропроводящую область, контакты истока и стока, расположенные на электропроводящей области, слой изолятора, расположенный поверх электропроводящей области и контакт затвора на слое изолятора. Дополнительно контакты истока и стока состоят из Ti или Мо или из сплавов этих металлов, а контакт затвора состоит из Ti или Мо или из Au.

Недостатком прототипа также является малая мощность, так как транзистор имеет всего один контакт истока, один контакт стока и один контакт затвора.

Техническим результатом создания полезной модели алмазного транзистора является создание большого числа электропроводящих областей, изолированных друг от друга, большое число контактов истока и стока, расположенных на электропроводящих областях и большое число контактов затвора, расположенных на электропроводящих областях, покрытых слоем изолятора. Все это приводит к увеличению мощности алмазного транзистора, из-за уменьшения сопротивления канала между контактами истока и стока.

Новизна полезной модели заключается в том, что электропроводящие области изолированы друг от друга, контакты от истоков и стоков связаны с общими выводами, расположенными на алмазной изолирующей подложке, а контакты затворов, расположенные на электропроводящих областях, покрытых слоем изолятора, связаны через воздушные мосты с общим выводом затворов, расположенном на алмазной изолирующей подложке.

На фиг.1, фиг.2 и фиг.3 представлена полезная модель многоэлектродного алмазного транзистора. Здесь: 1 - алмазная изолирующая подложка; 2 - электропроводящие области алмаза; созданные вблизи поверхности и изолированные друг от друга; 3 - контакты истоков; расположенные на электропроводящих областях 2; 4 - контакты стоков; расположенные на электропроводящих областях 2; 5 - контакты затворов; расположенные поверх слоя изолятора 10 на электропроводящих областях алмаза 2 (на фиг.1 слои изолятора не показаны); 6 - общий контакт истока, расположенный на алмазной изолирующей подложке; 7 - общий контакт стока, расположенный на алмазной изолирующей подложке; 8 - общий контакт затворов, расположенный на алмазной изолирующей подложке.

На фиг.2 показано соединение посредством воздушных мостов 9 контактов затворов 5, расположенных в каналах транзистора над слоем изолятора 10 на электропроводящей области 2 с общим контактом затвора 8, расположенном на алмазной изолирующей подложке 1.

На фиг.3 более детально показаны расположенные на алмазной изолирующей подложке 1 изолированные друг от друга электропроводящие области 2 с расположенными на них контактами истока 3 и стока 4, со слоем изолятора 10, покрывающего электропроводящие области 2, расположенного между контактами истока и стока и с электродом затвора 5, расположенном на слое изолятора 10.

Слой изолятора 10, расположенный на электропроводящей области 2, состоит из Al₂O ₃. Этот слой изолятора можно сформировать также на основе таких диэлектрических пленок, как SiO₂ или Si ₃N₄.

Испытание алмазного многоэлектродного транзистора с двадцатью четырьмя парами контактов «исток», «сток» и «затвор» показали, что его мощность примерно на порядок величины больше, чем мощность алмазного транзистора с одиночными контактными выводами истока, стока и затвора.

Литература

1. El-Haji H., Denisenko A., Kaiser A. et al. // Diamond Relat. Mater. - 2008. - V.17. - p.l259.

2. Патент США US 005391895 A, Date of Patent: Feb. 21, 1995

3. Васильев А.Г., Колковский Ю.В., Концевой Ю.А. СВЧ приборы и устройства на широкозонных полупроводниках. Москва: Техносфера, 2011. - 416 с.

4. Патент США US 0060864 A1 ALL DIAMOND SELF-ALIGNED THIN FILM TRANSISTOR.. Опубликовано 23.03.2006

Алмазный многоэлектродный транзистор, состоящий из алмазной изолирующей подложки, на которой вблизи поверхности сформирована электропроводящая область с нанесенным на ней слоем изолятора, а также контакты истока и стока, расположенные на электропроводящей области, контакт затвора, нанесенный поверх слоя изолятора, отличающийся тем, что он содержит не менее двух электропроводящих областей, изолированных друг от друга, не менее двух контактов истоков и стоков, нанесенных на электропроводящие области и связанных с общими выводами, расположенными на алмазной изолирующей подложке, и не менее двух контактов затворов, расположенных на слое изолятора, нанесенного на электропроводящие области, и связанных через воздушные мосты с общим выводом затвора, расположенным на алмазной изолирующей подложке.