基于h-BN/金刚石异质结构的高迁移率p沟道宽禁带晶体管

宽禁带半导体场效应晶体管可在高电压、高温与高频下以低能耗运行，在功率与高频电子学中日益重要。然而，p沟道晶体管相较n沟道晶体管性能欠佳，制约了集成n与p沟道的高效互补电路制造。氢终止金刚石的p型表面电导为解决此问题提供巨大潜力，但表面转移掺杂——通常被认为对产生该电导必不可少——限制了氢终止金刚石晶体管的性能，因其需存在电离表面受主而引起空穴散射。本文报道了由氢终止金刚石沟道与六方氮化硼（h-BN）栅绝缘体构成的p沟道宽禁带异质结场效应晶体管，且不依赖表面转移掺杂。尽管表面受主密度降低，该晶体管在p沟道宽禁带晶体管中具最低薄层电阻（1.4 kΩ）与最大导通电流（1600 μm mA mm⁻¹），得益于最高空穴迁移率（室温霍尔迁移率：680 cm²V⁻¹s⁻¹）。重要的是，该晶体管亦呈常关特性，开关比超10⁸。这些特性适于低损耗开关，并可用标准输运与晶体管模型解释。这种制备金刚石晶体管的新途径为未来宽禁带半导体电子学铺平道路。