該成果利用金剛石作為晶體管的基礎，這種晶體管默認情況下處于關閉狀態(tài)，這一進展對于確保開啟時承載大量電流的設備的安全至關重要，可能有助于創(chuàng)造用于高功率電子產品的的新一代金剛石晶體管。

上圖：a）累積通道 H-金剛石 FET 結構概念和相關的代表性能帶圖，與 b）‘典型’轉移摻雜 H-金剛石 FET 形成對比。

金剛石本身具有較寬的帶隙，這使得它在電擊穿之前能夠處理比硅高得多的電壓，這使得它在電網或電動汽車等高功率電子應用方面特別有吸引力。

莫蘭說：“電力電子面臨的挑戰(zhàn)在于，開關的設計需要能夠在不使用時保持牢固關閉狀態(tài)，以確保其符合安全標準，但在打開時也必須提供非常高的功率。

“以前最先進的金剛石晶體管通常擅長其中一種功能，而犧牲了另一種功能——開關擅長保持關閉狀態(tài)，但不太擅長按需提供電流，反之亦然。我們能夠做的是設計出一種在兩種功能上都表現優(yōu)異的金剛石晶體管，這是一個重大的進展?！?/p>

在格拉斯哥大學詹姆斯瓦特納米制造中心，研究小組利用表面化學技術來改善金剛石的性能，先用氫原子涂覆金剛石，然后再涂覆氧化鋁層。

他們的金剛石晶體管需要六伏電壓才能打開，是以前的金剛石晶體管的兩倍多，同時在激活時仍能提供大電流。

他們還改進了電荷在器件中的移動效率，性能比傳統的金剛石晶體管提高了一倍。從實際角度來說，這意味著電荷可以更自由地在器件中移動，從而提高器件的效率。

當關閉時，該設備的電阻足夠高，以至于測量結果低于實驗室中團隊設備的本底噪聲，這意味著當設備關閉時幾乎沒有電流泄漏，這是大功率應用的關鍵安全功能。

莫蘭補充道：“這些結果確實令人鼓舞，使鉆石晶體管比以往任何時候都更接近發(fā)揮其潛力。鉆石是一種許多人與奢侈品聯系在一起的材料，其生產成本出奇地低，但在鉆石晶體管準備好被制造業(yè)大規(guī)模推廣之前，仍有一些挑戰(zhàn)需要解決。我們希望我們的研究將有助于推動未來幾年鉆石晶體管在各個行業(yè)中的應用。”

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aelm.202400770