Verbindungshalbleiter
Was ist der Hauptgrund dafür, dass die leitfähige Schicht, die durch Wasserstoffterminierung der Oberfläche entsteht, als Kanal für Transistoren aus Diamanthalbleitern untersucht wird?
- ADirekt unter der Oberfläche bildet sich eine dünne Schicht mit angesammelten Löchern, mit der sich p-Kanal-Transistoren herstellen lassen, ohne auf die tiefen Dotierniveaus angewiesen zu sein
- BDurch die Wasserstoffterminierung sinkt die Bandlücke von Diamant auf 0 eV, sodass er metallisch wird
- CDurch die Wasserstoffterminierung lassen sich n-Schichten leicht bilden
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Antwort: A. Direkt unter der Oberfläche bildet sich eine dünne Schicht mit angesammelten Löchern, mit der sich p-Kanal-Transistoren herstellen lassen, ohne auf die tiefen Dotierniveaus angewiesen zu sein
Weil in einem Diamanthalbleiter die Niveaus von Bor und Phosphor tief liegen, ist es schwierig, bei Raumtemperatur genügend Ladungsträger zu erhalten. Ist die Oberfläche wasserstoffterminiert, tauscht sie Elektronen mit adsorbierten Stoffen aus, und direkt unter der Oberfläche bildet sich ein zweidimensionales Löchergas. Durch Adsorption von NO2 oder ähnlichen Molekülen lässt sich die Löcherdichte erhöhen, und p-Kanal-MOSFETs mit dieser Schicht als Kanal werden erforscht. Die Universität Saga hat 2023 den Betrieb einer Leistungsschaltung mit Diamant-MOSFETs vorgestellt, in denen die Löcher durch NO2 induziert werden.