研究團隊創(chuàng)新性地提出了一種硅/氫終端金剛石復(fù)合導(dǎo)電通道的新型器件結(jié)構(gòu)。這一設(shè)計巧妙結(jié)合了硅終端金剛石的高界面質(zhì)量和氫終端金剛石的高電導(dǎo)特性，成功實現(xiàn)了增強型金剛石高壓場效應(yīng)管的突破。

具體來說，研究團隊通過以下技術(shù)路徑實現(xiàn)了這一突破：

1.高質(zhì)量硅終端金剛石制備：

利用硅終端金剛石的優(yōu)異界面質(zhì)量，確保器件的高閾值電壓。

2.氫終端金剛石的低損傷刻蝕與氫化工藝：

在柵源通道區(qū)與柵漏漂移區(qū)引入氫終端金剛石，提升載流子傳輸效率。

3、復(fù)合終端設(shè)計：

在同一襯底上集成硅終端和氫終端金剛石，優(yōu)化器件性能。

實測數(shù)據(jù)顯示，該器件實現(xiàn)三大核心突破：

1、金剛石功率器件實現(xiàn)了-8.6 V的高閾值電壓和-1376 V的關(guān)態(tài)擊穿電壓，擊穿場強達到1.2 MV/cm，性能指標(biāo)遠(yuǎn)超國內(nèi)外同類器件水平。這一成果不僅是國際上首次報道硅終端溝道金剛石器件的高壓特性，更為未來高壓大功率系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。；

 2、器件在寬達50 V的柵壓擺幅范圍內(nèi)，漏極電流與柵極泄漏電流均低于10-5mA/mm；

3、開關(guān)比超過107，展現(xiàn)出優(yōu)異的開關(guān)特性。

這些性能指標(biāo)表明，該器件在高效電力電子系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用潛力。

1、新能源汽車：

可顯著提升電機驅(qū)動系統(tǒng)的能效密度

2、 5G/6G基站：

為高頻高功率射頻器件提供終極解決方案

3、航空航天：

耐受極端溫度輻射的星載功率系統(tǒng)

4、智能電網(wǎng)：

構(gòu)建更高效的特高壓直流輸電網(wǎng)絡(luò)

此次突破不僅標(biāo)志著我國搶占超寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)制高點，更為全球碳中和目標(biāo)提供了關(guān)鍵支撐。隨著金剛石功率器件的進一步優(yōu)化與產(chǎn)業(yè)化，有望重塑電力電子領(lǐng)域的技術(shù)格局，推動人類社會向更高能效時代邁進。

碳方程，主要從事第三、四代半導(dǎo)體材料專用設(shè)備的研發(fā)與制造，其核心業(yè)務(wù)為金剛石半導(dǎo)體材料所需的MPCVD長晶設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)。公司致力于完善金剛石大尺寸材料的加工工藝及相關(guān)配套設(shè)備，旨在實現(xiàn)核心設(shè)備的自主化與產(chǎn)業(yè)化，以推動整個行業(yè)的快速發(fā)展。

截止目前，公司已成功研發(fā)出6KW/10KW/15KW等MPCVD長晶設(shè)備并大批量應(yīng)用于金剛石行業(yè)，與此同時，公司在技術(shù)創(chuàng)新上持續(xù)深耕，2024年已順利推出915MHZ MPCVD設(shè)備，并小批量出貨。