В Японии создали SiC-транзистор, способный работать при 600 °C — обычный кремний сдается после 250 °C

Транзисторы из карбида кремния: Университет Киото бьет температурные рекорды. Источник: Kyoto University

Исследователи Университета Киото (Kyoto University) разработали транзистор на основе карбида кремния (SiC), который сохраняет работоспособность при температуре 600 °C. Причем важен не только температурный рекорд: устройство изготовлено с использованием ионной имплантации — распространенного в полупроводниковой промышленности метода легирования. Это потенциально упрощает адаптацию технологии к существующим производственным процессам.

Обычные кремниевые интегральные схемы сталкиваются с серьезными ограничениями при температурах выше примерно 250 °C. Поэтому электронику приходится защищать от нагрева или размещать подальше от его источника. Карбид кремния значительно лучше подходит для экстремальных условий, однако создание стабильной логики на его основе имеет свои сложности.

Что изменили японские инженеры

Команда разработала SiC JFET с нижним расположением затвора и двойной изолирующей структурой. Первая часть конструкции помогает компенсировать эффект каналирования при ионной имплантации, из-за которого примеси проникают глубже расчетной области.

В традиционной конструкции расхождение между расчетным и фактическим пороговым напряжением превышало 2 В. Новая схема при 400 °C уменьшила его до менее чем 0.1 В. Двойная структура также позволила бороться с токами утечки через SiC-подложку при сильном нагреве.

От реактивных двигателей до Венеры

Такие транзисторы в перспективе могут использоваться в газовых турбинах, реактивных двигателях и космической технике. Еще один сценарий — аппараты для исследования Венеры, где температура поверхности составляет около 460 °C. Электроника, способная работать непосредственно в подобных условиях, потенциально позволит уменьшить зависимость от сложных систем термозащиты.

До процессоров, спокойно работающих при 600 °C, впрочем, еще далеко. Нынешний транзистор относится к типу normally-on и проводит ток без управляющего напряжения. Следующая задача исследователей — создание normally-off элементов и энергоэффективных логических схем. Также предстоит проверить долговременную надежность и разработать корпуса и соединения, выдерживающие сопоставимые температуры.

Работа опубликована 17 августа 2026 года в научном журнале APL Electronic Devices.

Источник: Kyoto University