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郝跃院士团队取得金刚石有源电子器件研究新突破
2017-05-12 11:15   审核人:

(通讯员 张金风)西安电子科技大学微电子学院郝跃院士研究团队在金刚石超宽禁带半导体场效应晶体管(MOSFET)研究中取得新进展。在国际重要期刊IEEEE Electron DeviceLetters上报道了基于一种MoO3栅介质的高性能单晶金刚石MOSFET器件(Diamond Field Effect TransistorsWith MoO3 Gate DielectricIEEE EDL Vol.38,no.6, 2017)。据检索分析,这可能是中国大陆第一篇发表在IEEE期刊的金刚石电子器件研究成果。

超宽禁带半导体是禁带宽度在4.5eV以上的半导体材料,主要包括金刚石、AlNGa2O3等材料,目前正在成为国际竞争的新热点。金刚石材料和器件之所以重要是因为其材料的性质决定了器件能在高温、高电压、高电流、高的核和空间辐照环境下工作,对于高电压大功率和极端环境下应用有重大的价值。西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室的金刚石半导体研究小组是在郝跃院士带领下,由张金风副教授、张进成教授以及博士生任泽阳等多名研究生组成的团队开展了单晶金刚石半导体材料制备和氢终端表面金刚石MOSFET器件的研究。金刚石通常情况下是高绝缘材料,但用氢等离子体处理后获得的氢终端金刚石表面在室温下可形成P型表面电导,正是这种表面电导可发挥电子器件的功能和作用。所报道的金刚石MOSFET器件创新采用了一种MoO3材料作为栅介质,与国际上报道的采用HfO2介质和ZrO2/Al2O3堆层介质的金刚石MOSFET器件相比,本研究中的MoO3栅介质在金刚石MOSFET器件同样的栅长下表现出低导通电阻(降到约1/3)高跨导(提高到约3倍)的特性;同时P型沟道载流子有效迁移率达到108cm2/Vs。这充分说明了MoO3介质与氢终端金刚石表面P型电导结合能够形成金刚石FET的高性能器件结构的重要潜力。

三维图v3

相关结果:器件原理图(左图)和MOSFET输出特性(右图)

相关结果:导通电阻和栅压的曲线

   团队成员表示,将在金刚石超宽禁带等方面继续开展更为深入的研究。

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