京都大學研究團隊利用碳化矽(SiC)開發出新型結構的接合型電晶體,並成功驗證可在600℃高溫環境下運作,將可望應用於噴射引擎內部、地熱井底部等極端高溫環境的感測器、控制電路等用途。SiC具有在500℃以上高溫下維持半導體功能的特性,但一般以離子佈植製作的SiC接合型電晶體存在閾值電壓難以精確設計,以及高溫下基板絕緣性下降、產生漏電流等問題。
京都大學因此開發兩項新結構,首先是在通道下方配置閘極的「底閘極結構」,可大幅提升閾值電壓的設計精度,在400℃下即可將設計值與實測值的誤差控制在0.1 V以下。此外,研究團隊利用p-n接面將元件電氣隔離的「雙井結構」,取代高溫下容易失去絕緣性的半絕緣SiC基板,有效降低高溫漏電流。
此次試作元件主要用於驗證新結構的基本運作原理,尚未實現常關型(Normally-off)操作。今後研究團隊將進一步設計具常關型操作的新結構電晶體,並結合n型與p型元件,朝互補式接合型場效電晶體(JFET)積體電路發展。