Алмаз имеет высокую подвижность носителей, высокое электрическое поле пробоя и высокую теплопроводность. Следовательно, это многообещающий материал для использования при разработке токовых ключей и интегральных схем, которые должны стабильно работать при высоких температурах, высокой частоте и высокой мощности.
Однако было сложно позволить MOSFET на основе алмаза управлять полярностью порогового напряжения и изготовить MOSFET двух разных режимов — режима истощения (режим D) и режима улучшения (режим E) — на одной и той же подложке. . Исследовательская группа успешно разработала логическую схему, оснащенную алмазными МОП-транзисторами как в D-, так и в E-режиме, после того, как совершил прорыв, изготовив их на одной и той же подложке с использованием методики контроля порогов, разработанной группой.Исследовательская группа определила электронную структуру на границе раздела между различными оксидами и гидрогенизированным алмазом с помощью фотоэлектронной спектроскопии в 2012 году. Затем исследовательской группе удалось разработать алмазный МОП-конденсатор (металл-оксид-полупроводник) с очень низкой плотностью тока утечки и E- Режим гидрогенизированного алмазного полевого МОП-транзистора в 2013 году прошел через множество трудностей.
Затем группа создала прототипы логических схем, объединив полевые МОП-транзисторы на основе алмаза с нагрузочными резисторами в 2014 году. Наконец, группа разработала методы управления характеристиками D- и E-режима полевых МОП-транзисторов на основе алмаза и определила механизм управления в 2015 году. Достижения в области НИОКР были представлены в новостях публикации AIP Американским институтом физики.
Эти предыдущие усилия привели к успеху этого исследовательского проекта.Логические схемы с транзисторами на основе алмаза являются многообещающими устройствами для использования при разработке цифровых интегральных схем, которые должны стабильно работать в экстремальных условиях, таких как высокая температура, а также воздействие радиации и космических лучей.Это исследование проводилось совместно со следующими проектами: «Ведущая инициатива для выдающихся молодых исследователей» (Цзянвэй Лю, представитель) при спонсорской поддержке Программы развития человеческих ресурсов для науки и технологий MEXT; «Разработка новых функциональных алмазных электронных устройств с использованием большого количества поляризованных зарядов» (Ясуо Койде, главный исследователь), в рамках категории грантов на научные исследования (A), спонсируемых MEXT Grants-in-Aid for Scientific Исследовать; и «Изготовление сильноточных выходных алмазных полевых транзисторов ребристого типа» (Цзянвэй Лю, главный исследователь) в категории «Грант-помощь для молодых ученых» (B), спонсируемая грантами MEXT для Научное исследование.
Изготовление устройств поддерживалось платформой NIMS Nanofabrication Platform, созданной в рамках японской программы MEXT Nanotechnology Platform.Препринт этого исследования был опубликован 9 мая 2017 года по местному времени в онлайн-версии IEEE Electron Device Letters (спонсируемой IEEE Electron Devices Society в США), доступной на веб-сайте электронной цифровой библиотеки IEEE.