金刚石场效应晶体管(FET)在高频、、、、大功率电子器件中具有巨大的应用潜力。。。对于高频大功率电子器件，，基本要求低缺陷密度的晶圆级半导体材料。。。。(0 0 1)取向金刚石是最有希望通过CVD工艺将晶体尺寸扩展到晶圆尺度的金刚石。。在(0 0 1)金刚石上发展高性能金刚石FET 是金刚石的关键需求。。
近日，，，河北半导体研究所（中国电子科技集团公司第十三研究所）冯志红团队在(0 0 1)金刚石上制备了具有同质外延层的金刚石FET 。。通过拉曼光谱和光致发光光谱测定，，，，同质外延层中的氮杂质含量大大降低。。以 100nm Al2O3作为栅极电介质的金刚石场效应晶体管显示出35 Ω·mm 的欧姆接触电阻。。。最大漏极饱和电流密度为 500 mA/mm，，最大跨导为 20.1 mS/mm。。。由于Al2O3栅介质和金刚石衬底的高质量，，，金刚石场效应晶体管的漏极工作电压可达−58 V。。。在2 GHz频率下获得了4.2 W/mm的连续波输出功率密度。。。4 GHz和10 GHz的输出功率密度也有所提高，，，，分别达到3.1和1.7 W/mm。。。。这项工作显示了金刚石在高频、、、、大功率电子器件上的应用潜力。。相关研究以“Hydrogen-terminated diamond MOSFETs on (0 0 1) single crystal diamond with state of the art high RF power density”为题发表在 Functional Diamond 上。。。
下面是一些图片解读研究进展：
图1. (a)截面示意图和 (b) h -金刚石MOSFET的SEM图像
图2. (a)单晶金刚石衬底的拉曼光谱和(b)同质外延后的PL光谱
图3. H-金刚石 MOSFET 的直流特性。。。(a) 电流-电压特性，，，，和 (b) H-金刚石 MOSFET 的传输特性
图 4. (a) 在 1 MHz 下测量具有 100 nm 厚 ALD Al2O3 电介质的 H-金刚石二极管的 C-V 特性和(b) 用VGS测量空穴密度
图5. H-金刚石 MOSFET 的射频特性
图6. H-金刚石 MOSFET 的输出功率特性统计。。。(a) 工作漏极电压在 1 和 2 GHz 下的输出功率特性统计。。(b) 输出功率特性随频率的统计
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