日本金澤大學(xué)2016年8月19日宣布，通過(guò)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、電裝等的共同研究，制作出了采用金剛石半導(dǎo)體的反轉(zhuǎn)層溝道MOSFET，并成功對(duì)其進(jìn)行了工作驗(yàn)證。將來(lái)，通過(guò)為汽車、新干線、飛機(jī)、機(jī)器人、人造衛(wèi)星、火箭、輸配電系統(tǒng)等導(dǎo)入使用金剛石半導(dǎo)體的功率元件，將有望為節(jié)能低碳化社會(huì)作出貢獻(xiàn)。        碳的單元素半導(dǎo)體——金剛石半導(dǎo)體具有導(dǎo)熱率（硅的14倍）及絕緣擊穿電場(chǎng)（硅的100倍）高的特點(diǎn)，尤其在需要大電壓和大電流的領(lǐng)域，這種半導(dǎo)體更有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能化。反轉(zhuǎn)層溝道MOSFET是降低功耗不可或缺的電壓控制元件，具備關(guān)閉時(shí)電流不會(huì)通過(guò)的常閉特性，可靠性較高，已在硅半導(dǎo)體中廣泛普及。但是，金剛石半導(dǎo)體卻因?yàn)楣に囯y度較高而存在課題，那就是很難形成良好的MOS構(gòu)造，這是反轉(zhuǎn)層溝道MOSFET的基本構(gòu)造。
       此次，研究人員通過(guò)獨(dú)有的微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，成功提高了n型金剛石半導(dǎo)體的品質(zhì)，并提高了濕退火氧化膜及金剛石界面的品質(zhì)。采用這些技術(shù)，制作出了反轉(zhuǎn)層溝道金剛石MOSFET，并成功驗(yàn)證了其工作情況。
       對(duì)采用上述方法制作的MOSFET進(jìn)行工作驗(yàn)證的結(jié)果顯示，未施加?xùn)艠O電壓時(shí)，柵極電流及漏極電流均在檢測(cè)極限以下（常閉特性）。增大施加給柵極的負(fù)電壓后，在MOS界面的n型金剛石半導(dǎo)體中空乏層擴(kuò)大，進(jìn)一步增大負(fù)電壓之后，少量載流子——空穴從漏極和源極區(qū)域流入，形成反轉(zhuǎn)層溝道，使得漏極電流可以通過(guò)。由此可確認(rèn)，該器件實(shí)現(xiàn)了漏極電流的理想飽和特性，具有較高的導(dǎo)通截止比。
       此次的研究成果已作為“金剛石半導(dǎo)體裝置及其制造方法”申請(qǐng)了專利。今后還將進(jìn)一步提高M(jìn)OS界面的品質(zhì)，以提高遷移率，還將在漏極區(qū)域?qū)肽蛪簩右蕴岣唠娏骱湍蛪海瑥亩鴿M足實(shí)際應(yīng)用的需求。研究成果已于2016年8月22日發(fā)表在英國(guó)自然出版集團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)雜志《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）上。（特約撰稿人：工藤 宗介）