瑞士洛桑和莱克钻石公司声称,在硅模板上的氮化镓(GaN)上的第一个p通道氢封端金刚石晶体管(HTDTs)展示了与其他多晶甚至单晶金刚石上的HTDTs相比的高功率器件性能。
研究人员认为,p沟道高温差分技术与n沟道GaN晶体管的集成为未来互补功率开关和逻辑应用开辟了一条道路。金刚石层还具有导热性,允许在高功率密度应用中改进GaN器件的热管理。该团队认为,在集成电源逆变器和转换器中,互补逻辑操作、栅极驱动器和互补电源开关具有潜力。
研究人员在硅模板上使用氮化铝镓阻挡层(AlGaN)GaN制作n沟道高电子迁移率晶体管(HEMTs)。采用30nm氮化硅和5nm硅作为金刚石沉积模板。这些层的设计是为了保护模板材料免受恶劣的金刚石沉积环境的影响,同时增强材料之间的附着力和热导率。
在异丙醇溶液中加入1-150μm的纳米颗粒,制备出多晶金刚石薄膜。主要的金刚石沉积由800℃微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)组成,等离子体功率为3.5kW。在140mbar的压力下,碳源是5%的甲烷。添加微量氮和氩以提高生长速率。
对金刚石层的微观分析表明,平均粒径为34μm,小于该技术经常报告的100μm。成核区晶粒变小,130μm厚金刚石层表面晶粒变大。
进一步的晶体管处理包括650°C 2.8kW氢等离子体表面氢化、沉积200nm厚的金欧姆接触、从非接触区域湿法蚀刻金、800W氧等离子体处理以隔离器件,200 nm C原子层沉积(ALD)为80nm氧化铝作为栅极氧化物和表面终止,以及沉积和等离子体蚀刻图案的300 nm厚的铝栅电极。