High-Voltage β-Ga2O3 RF MOSFETs With a Shallowly-Implanted 2DEG-Like Channel

物理 算法 拓扑(电路) 数学 组合数学
作者
Xinxin Yu,Hehe Gong,Jianjun Zhou,Zhenghao Shen,Wenhui Xu,Tiangui You,Jian Wang,Shengnan Zhang,Yingmin Wang,Kai Zhang,Ran Tao,Yun Wu,Fangfang Ren,Xin Ou,Yuechan Kong,Zhonghui Li,Tangsheng Chen,Dunjun Chen,Shulin Gu,Youdou Zheng
出处
期刊:IEEE Electron Device Letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:44 (7): 1060-1063 被引量:7
标识
DOI:10.1109/led.2023.3282454
摘要

We report radio-frequency (RF) MOSFETs with a two-dimensional-electron-gas-like (2DEG-like) channel formed at the $\beta $ -Ga 2 O 3 surface through the low-energy implantation of Si and rapid thermal activation process. The shallowly implanted channel exhibits a strong electron confinement near surface with a high sheet concentration of ${3}.{2}\times {10} ^{{13}}$ cm −3 . With the high scaling of gate length ( ${L}_{\text {G}}{)}$ , the current cut-off frequency ( ${f}_{\text {T}}{)}$ and maximum oscillation frequency ( ${f}_{\text {max}}{)}$ were inversely proportional to ${L}_{\text {G}}$ along with a high electron saturation velocity of ${2}.{7}\times {10} ^{{6}}$ cm/s. The device with a ${L}_{\text {G}}$ of $0.15 ~\mu \text{m}$ demonstrates a high ${f}_{\text {T}}$ of 29 GHz and ${f}_{\text {max}}$ of 35 GHz, whilst preserving the high-voltage operation capability with a drain-to-source breakdown voltage ( $BV_{\text {DS}}{)}$ of 193 V. RF performance was verified by the power amplifying capability with a maximum power gain of 7 dB at 2 GHz for the device with ${L}_{\text {G}}$ of $0.5~\mu \text{m}$ .
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