В ИПФ РАН создали алмазные диоды Шоттки для экстремальных приложений

Сотрудниками института были разработаны алмазные диоды Шоттки, которые могут использоваться в мощных высоковольтных преобразователях напряжения и радиационно-стойких датчиках ионизирующего излучения.

Для создания диода Шоттки в плазмохимическом реакторе собственной разработки на монокристаллической подложке выращивалась структура, состоящая из двух слоев алмаза, сильно (p++) и слабо (p-) легированных бором. Впервые удалось получить сильно легированный бором слой алмаза (p++) высокого кристаллического совершенства с высокой концентрацией бора 10²¹ см^-3 и низким удельным электрическим сопротивлением 10^-3 Ом·см. Сформированные на такой структуре диоды могли работать в широком диапазоне температур, при плотностях тока до 1000 А/см². Превосходное кристаллическое качество выращенного CVD-алмаза позволило достигнуть высоких пробойных полей диодов 2,5 МВ/см.

В ходе исследования было установлено, что созданный алмазный диод Шоттки имеет сверхнизкие токи утечки при включении в обратном направлении. Это открывает перспективы его использования в качестве малошумящих датчиков различных высокоэнергетических частиц, ультрафиолетового и рентгеновского излучений.

Впервые была продемонстрирована возможность измерения температуры силового диода рядом расположенным диодом-сенсором меньшего диаметра. Для измерения температуры использовался термозависимый параметр диода-сенсора – это напряжение открытия диода при малом токе. Изменение напряжения на диоде-сенсоре от температуры при постоянном токе составляло 3 мВ/ºC. Регистрируя напряжение на диоде-сенсоре при постоянном токе, проводились измерения температуры структуры, на которой расположен силовой диод, в реальном времени. 

Подобные датчики температуры, изготовленные на других полупроводниковых материалах, широко используются в силовой электронике для мониторинга и управления тепловыделением, помогая регулировать мощность полупроводниковых приборов и повышать их надежность. В алмазной электронике применение такого датчика температуры как элемента электронной схемы также является важным для надежной работы аппаратуры и устройств, созданных с применением алмазной электронной компонентной базы.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, грант № 22-12-00309.

Сообщение В ИПФ РАН создали алмазные диоды Шоттки для экстремальных приложений появились сначала на Время электроники.