Алмазные диоды Шоттки создали в Институте прикладной физики РАН

В Институте прикладной физики Российской академии наук (РАН) была разработана новая технология, связанная с созданием алмазных диодов Шоттки. Эти диоды представляют собой уникальные устройства, которые могут находить применение в различных областях, включая мощные высоковольтные преобразователи напряжения и радиационно-стойкие датчики ионизирующего излучения. В отличие от традиционных полупроводниковых материалов, алмазы обладают выдающимися электрическими и тепловыми свойствами, что делает их идеальными для использования в условиях высоких температур и радиационного воздействия.

Процесс создания диодов Шоттки включает в себя использование плазмохимического реактора, разработанного самими сотрудниками института. В этом реакторе на монокристаллической подложке была выращена структура, состоящая из двух слоев алмаза, легированных бором в различных концентрациях: сильно (p++) и слабо (p-). Впервые в ходе исследований удалось получить слой алмаза с высокой степенью легирования бором (p++) с концентрацией до 10^21 см^-3. Это достижение позволило снизить удельное электрическое сопротивление до 10^-3 Ом·см, что является значительным шагом вперед в области создания высокоэффективных полупроводниковых устройств.

Одним из ключевых преимуществ разработанных диодов является их способность функционировать в широком диапазоне температур и при высокой плотности тока до 1000 А/см^2. Это делает их особенно привлекательными для применения в мощных электронных устройствах, где стабильность и надежность работы при различных условиях критически важны. Кроме того, высокое кристаллическое качество алмаза, полученного методом CVD (химическое осаждение из газовой фазы), позволило достичь пробойных полей до 2,5 МВ/см, что значительно превышает показатели традиционных полупроводниковых материалов.

В ходе исследований также было установлено, что алмазные диоды Шоттки обладают сверхнизкими токами утечки при обратном включении. Это свойство открывает новые горизонты для их использования в качестве малошумящих датчиков, способных регистрировать высокоэнергетические частицы, а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Такие датчики могут быть применены в различных научных исследованиях, включая физику высоких энергий, астрономию и медицинскую диагностику.

Кроме того, в рамках экспериментов была впервые продемонстрирована возможность измерения температуры силового диода с использованием рядом расположенного диода-сенсора меньшего диаметра. Для этого использовался термозависимый параметр диода-сенсора — напряжение открытия диода при малом токе. Измерения показали, что изменение напряжения на диоде-сенсоре в зависимости от температуры при постоянном токе составляло 3 мВ/°C. Это позволяет с высокой точностью регистрировать изменения температуры в структуре, на которой находится диод, что может быть полезно для мониторинга состояния различных электронных компонентов в реальном времени.

Таким образом, разработка алмазных диодов Шоттки в Институте прикладной физики РАН представляет собой значительный шаг вперед в области полупроводниковых технологий. Эти устройства не только демонстрируют выдающиеся электрические характеристики, но и открывают новые возможности для применения в высокотехнологичных областях, таких как электроника, медицинская техника и научные исследования. С учетом растущих требований к надежности и производительности электронных компонентов, алмазные диоды могут стать важным элементом будущих технологий, способствуя развитию новых решений для решения сложных задач в различных отраслях.