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研究人员解决了阻碍SiC电子学发展的两大问题
一种新的底栅设计利用了SiC的固有特性。二十多年来，碳化硅（SiC）一直被视为在极端环境下工作的电子器件的有前途材料。然而，尽管经过多年的研究，
来源:SciTech日报一种新的底栅设计利用了SiC的固有特性。
二十多年来，碳化硅——SiC——一直被视为在极端环境中运行的电子产品的有前途材料。然而，尽管经过多年的研究，这种前景很少转化为实际器件。京都大学的研究人员现在正试图推动该领域超越这一障碍。
“我们认为缺乏发展是因为研究界一直试图将硅时代的思维应用于一种根本不同的材料，”第一作者Mitsuaki Kaneko说。
传统设计限制了SiC性能
研究人员专注于结型场效应晶体管（JFET）。早期工作表明，由SiC JFET构建的互补电路可以提供能够在极端条件下运行的低功耗集成电子器件。
但该小组先前使用在半绝缘SiC衬底中制造的常规顶栅结构的JFET有两个主要缺点：可控性差和高温下显著的漏电流。解决这两个问题被认为对实际应用至关重要。
“我们的目标是通过设计利用SiC本身固有特性的互补JFET开辟一条新路径，”Kaneko说。
研究人员没有创建全新的制造工艺，而是使用了行业标准的制造方法。他们采用了底栅结构以改善对晶体管阈值电压的控制，并用阱基隔离取代了半绝缘衬底方法以减少高温下的漏电流。
晶体管在600°C下运行
重新设计的SiC晶体管在团队的第一次尝试中即成功。测试表明该器件可以继续在600°C下运行。底栅架构大幅改善了阈值电压控制，并将漏电流急剧降低到接近由SiC固有特性预期的理论极限水平。
结果表明SiC已经是一种成熟的功率器件材料，并突显了新型底栅结构在构建能够在极端温度下运行的可靠SiC基集成电路方面的潜力。
在该技术用于实际系统之前仍有重大挑战。研究人员计划开发更复杂的电路，将制造扩展到晶圆级生产，并确保完整的器件封装能够承受极端环境。
参考文献：“Over 600°C operation of ion-implantation-based SiC bottom-gate JFETs” by Mitsuaki Kaneko, Shunya Shibata and Tsunenobu Kimoto, 2026年8月17日,APL Electronic Devices。
DOI: 10.1063/5.0346734
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