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日本国家科学研究所（NIMS）是日本一家独立的行政机构，也是日本最大的科研中心之一。更多情况参见文末。 日本NIMS的Jiangwei Liu和其同事研发出一种新的金刚石晶体管制造工艺，具备潜力来推进更耐高温、抗辐射和更具能效电子器件的发展,研究成果发表在《应用物理快报》上。 随着全球消费者越来越依赖电子设备，晶体管一直是科学研究领域一个的重要研究内容。在过去几十年中，科学家和工程师一直致力于同时缩小晶体管的尺寸和显著减少制造成本。如，最新一代智能手机所依赖的芯片上集成了33亿个晶体管。 很多晶体管都是基于硅材料，后者一直在驱动计算机变革。但在一些应用后，硅材料有明显的限制，包括实现高功率电子器件和在恶劣环境中的使用，如汽车引擎或在空间应用中的宇宙射线轰击。硅器件在不同环境中容易性能降低和失效。 Liu表示：“硅基晶体管通常在功率传输中遭遇高开关损耗，并在暴露于极端高温或高辐射等级环境下失效。考虑到使用更少功率和在恶劣环境下仍能正常工作器件的重要性，有大量科学团体对使用加工过的金刚石来制造晶体管非常感兴趣，金刚石是一种非常耐用的材料。”Liu所在研究团队研发了新的金刚石制造工艺，使这种“硬化电子”更接近现实。 NIMS教授和资深科学家Yasuo Koide说：“加工过的金刚石具有很多物理特性，使得研究晶体管的研究人员对其非常感兴趣。金刚石不仅在物理上是坚硬的材料，还具有很好的导热性，意味着他们能够经受更高的功率和工作在更高温度，而且能够比现有半导体材料有更高的击穿电压。” 研究团队将研究聚焦于增强型金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）上。这些晶体管一个显著的特性是包含一个被称为“栅极”的绝缘端，其输入电压决定晶体管的关断。 Liu说：“使我们制造工艺具备创新性的研发成果之一是我们在金刚石表面直接淀积了氧化钇（Y2O3）来形成栅极。我们使用的是电子束蒸发的技术来在金刚石上附着Y2O3。，如下图所示”Liu表示，Y2O3有很多所需特性，包括高温稳定性、对氧气的高亲和性和宽带隙能量，使其表征为绝缘体。 Liu说：“另一个创新是Y2O3可进行单层淀积。在我们此前的工作中，我们生产了双层氧，但单层更吸引人，因为制造难度和成本均更低。” Liu和其团队希望能够在未来的研究项目中精细他们对金刚石晶体管中电子移动的理解。 Liu说：“我们针对了一类带有氢层在其表面的加工过金刚石进行了研究。面临的一个重要挑战将理解通过该碳氢层电子传导的机制。最终，我们团队的目标是实现基于金刚石的集成电路。我们希望我们的工作能够支持研发更高能效器件，并能够在极端高温或辐射环境中工作。” J. W. Liu; H. Oosato; M. Y. Liao; Y. Koide. Enhancement-mode hydrogenated diamond metal-oxide-semiconductor field-effect transistors with Y2O3 oxide insulator grown by electron beam evaporator. DOI: 10.1063/1.4983091 1956年，日本国家金属研究所成立于日本东京目黑区。1979年，日本国家金属研究所在筑波设立办事处，并于1995年将该研究所的大部分设施转移到该地址。 1966年，日本国家无机材料研究所在日本东京丰岛成立，并于1972年将总部迁至筑波。 2001年，日本国家金属研究所和国家无机材料研究所合并而成国家材料科学研究所。 2001年，成立生物材料中心、超导材料中心、计算材料科学中心和材料信息科技站。 2002年成立钢铁研究中心、生态环境材料中心、强磁场中心和材料分析站。 2003年，成立纳米技术支持项目中心，成立青年科学家国际中心（ICYS）。 2006年，日本国家材料科学研究所重组，成立宇航材料劳斯莱斯卓越中心等。 2007年，成立国际材料纳米架构中心等。 2009年，成立基于纳米材料科学的环境和能源全球研发中心等。 2010年，成立低碳排放材料研究中心等。 2011年，成立天津大学（TU）-NIMS联合研发中心等。 2012年，成立磁材料元素策略行动中心和纳米技术平台中心等。 2015年，成立信息集成材料研究中心等。 更多信息参见官网http://www.nims.
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