氮掺杂对氢终端金刚石射频器件特性的影响

• Published in: 人工晶体学报 Vol. 50; no. 11; pp. 2045 - 2052
• Main Authors: 刘晓晨, 郁鑫鑫, 葛新岗, 姜龙, 李义锋, 安晓明, 郭辉
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河北省激光研究所,石家庄 050081 01.11.2021; 河北普莱斯曼金刚石科技有限公司,石家庄 050081%南京电子器件研究所,微波毫米波单片和模块电路重点实验室,南京 210016; 南京大学电子科学与工程学院,南京 210093
• Subjects: 氮含量;微波等离子体化学气相沉积;晶体质量;氢终端金刚石;沟道载流子迁移率;电流崩塌;金刚石射频器件;频率特性
• ISSN: 1000-985X
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-985X.2021.11.006

TN304%TQ163; 采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,通过改变气源中的氮含量,得到不同结晶质量的单晶金刚石,通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm,然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件,系统研究了氮含量对金刚石材料晶体质量和金刚石射频器件性能的影响.随着氮含量的增加,虽然单晶金刚石生长速率有所增加,但是其拉曼半峰全宽(FWHM)、XRD摇摆曲线半峰全宽也逐渐增加,光致发光光谱中对应的NV缺陷逐渐增多,晶体结晶质量逐渐变差,不仅导致沟道载流子的迁移率出现退化,而且也使金刚石射频器件出现了严重的电流崩塌和性能退化问题.通过降低氮浓度,提升材料的结晶质量,沟道载流子迁移率得到显著提升,金刚石射频器件的电流崩塌得到有效抑制,电流增益截止频率fT和功率增益截止频率fmax分别从17 GHz和22 GHz大幅度提升至32 GHz和53 GHz.