Interfacial band configuration and electrical properties of LaAlO3/Al2O3/hydrogenated-diamond metal-oxide-semiconductor field effect transistors

材料科学 原子层沉积 钻石 跨导 光电子学 MOSFET 场效应晶体管 栅极电介质 阈值电压 分析化学(期刊) 晶体管 薄膜 纳米技术 化学 电压 电气工程 工程类 色谱法 复合材料
作者
Jiangwei Liu,Meiyong Liao,Masataka Imura,Hirotaka Oosato,Eiichiro Watanabe,Akihiro Tanaka,Hideo Iwaï,Yasuo Koide
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:114 (8) 被引量:80
标识
DOI:10.1063/1.4819108
摘要

In order to search a gate dielectric with high permittivity on hydrogenated-diamond (H-diamond), LaAlO3 films with thin Al2O3 buffer layers are fabricated on the H-diamond epilayers by sputtering-deposition (SD) and atomic layer deposition (ALD) techniques, respectively. Interfacial band configuration and electrical properties of the SD-LaAlO3/ALD-Al2O3/H-diamond metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFETs) with gate lengths of 10, 20, and 30 μm have been investigated. The valence and conduction band offsets of the SD-LaAlO3/ALD-Al2O3 structure are measured by X-ray photoelectron spectroscopy to be 1.1 ± 0.2 and 1.6 ± 0.2 eV, respectively. The valence band discontinuity between H-diamond and LaAlO3 is evaluated to be 4.0 ± 0.2 eV, showing that the MOS structure acts as the gate which controls a hole carrier density. The leakage current density of the SD-LaAlO3/ALD-Al2O3/H-diamond MOS diode is smaller than 10−8 A cm−2 at gate bias from −4 to 2 V. The capacitance-voltage curve in the depletion mode shows sharp dependence, small flat band voltage, and small hysteresis shift, which implies low positive and trapped charge densities. The MOSFETs show p-type channel and complete normally off characteristics with threshold voltages changing from −3.6 ± 0.1 to −5.0 ± 0.1 V dependent on the gate length. The drain current maximum and the extrinsic transconductance of the MOSFET with gate length of 10 μm are −7.5 mA mm−1 and 2.3 ± 0.1 mS mm−1, respectively. The enhancement mode SD-LaAlO3/ALD-Al2O3/H-diamond MOSFET is concluded to be suitable for the applications of high power and high frequency electrical devices.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
1秒前
江子川发布了新的文献求助20
1秒前
2秒前
田様应助南拥夏栀采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
温柔安筠发布了新的文献求助10
4秒前
冷静绿旋发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
yuan完成签到,获得积分10
5秒前
正直醉卉发布了新的文献求助10
6秒前
岂曰无衣发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
药007发布了新的文献求助10
7秒前
Jason发布了新的文献求助10
7秒前
科研通AI6.4应助以前采纳,获得10
9秒前
9秒前
Lio完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
Sicie完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
霸气乐菱发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
小陈应助辣椒油想躺平采纳,获得10
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
龙弟弟发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
16秒前
南拥夏栀发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
Jessy畅畅应助jane123采纳,获得10
17秒前
玖玖发布了新的文献求助10
17秒前
共享精神应助陈冲采纳,获得10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7315340
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8931459
关于积分的说明 18932025
捐赠科研通 6975537
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3213853
关于科研通互助平台的介绍 2381836
邀请新用户注册赠送积分活动 2192369