研究目的
研究基于ALD Al2O3的二维空穴气金刚石MOSFET在高压条件下以饱和速度运行时的性能。
研究成果
ALD-Al2O3金刚石场效应晶体管在高电压条件下展现出高频性能，其载流子速度接近1×10^7 cm/s的饱和速度，并在VDS = -50 V时实现了3.8 W/mm的创纪录输出功率密度。这些发现凸显了金刚石场效应晶体管在高功率微波应用中的潜力。
研究不足
该研究聚焦于金刚石场效应晶体管在高电压条件下的性能表现，但未探讨通过进一步优化器件结构或材料以提升性能至报告数值之外的可能性。
基于原子层沉积Al2O3的二维空穴气金刚石MOSFET在饱和速度下运行时功率密度达3.8 W/mm
DOI：10.1109/LED.2018.2886596
期刊：IEEE Electron Device Letters
出版年份：2018
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
本文报道了在IIa型多晶金刚石衬底（(110)择优表面）上采用100纳米厚原子层沉积（ALD）Al2O3薄膜的0.5微米栅极金刚石二维空穴气（2DHG）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在高漏极电压（VDS）达60V时的大信号性能。该金刚石场效应晶体管展示了31GHz的截止频率（fT），首次证明其载流子速度达到1.0×10^7 cm/s。此外，在VDS=-60V时获得24GHz的fT，从而实现1.44 THz·V的fT×VDS乘积。该金刚石场效应晶体管有望作为高压条件下的高频晶体管使用。在1GHz下采用负载牵引系统、偏置电压VDS=-50V时，获得最高3.8 W/mm的输出功率密度（金刚石中最高），相关增益和功率附加效率分别为11.6 dB和23.1%。
作者：
Shoichiro Imanishi，Kiyotaka Horikawa，Nobutaka Oi，Satoshi Okubo，Taisuke Kageura，Atsushi Hiraiwa，Hiroshi Kawarada
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