氢化金刚石氟化物栅介质

低界面氧高带阶

该氟化物与氢化金刚石形成的界面氧含量低，价带带阶大，适合作为金刚石场效应晶体管的高性能栅介质。

苏凯 · He, Qi · 张金风 · 任泽阳 · Junfei, Chen · Junpeng, Li · Wang, Hanxue · 张进成 · 郝跃

Materials Science in Semiconductor Processing 2024

参数信息

带隙

9.4 eV

带隙

9.7 eV

价带带阶

5.2 eV

价带带阶

4.8 eV

导带带阶

1.3 eV

导带带阶

0.6 eV

技术优势

界面几乎无氧

BaF2和MgF2与氢化金刚石形成的界面氧含量极低，避免了氧化物介质常见的界面氧化，有助于保持金刚石表面导电性。

价带带阶足够大

BaF2和MgF2与氢化金刚石的价带带阶分别达5.2 eV和4.8 eV，有效阻挡空穴注入栅介质，降低栅漏电。

II型能带排列

BaF2和MgF2与氢化金刚石均形成II型能带排列，导带带阶分别为1.3 eV和0.6 eV，有利于抑制栅极漏电流同时不阻碍沟道载流子。

应用场景

• 金刚石功率器件：氟化物栅介质的大带阶和低漏电使金刚石功率器件能承受更高电压和温度，替代硅基器件。
• 极端环境电子学：氟化物与金刚石的界面稳定、无氧化，适合在高温、强辐射等极端环境下工作的电子器件。
• 微波功率放大器：低栅漏电和优良的界面质量使金刚石 FET 在微波频段保持高增益和高效率，提升功率放大器性能。
• 高频高功率开关：氟化物介质的高击穿场强和低损耗有利于实现快速、高功率的开关操作，减少开关损耗。