科研动态 | 金刚石电子器件电学性能研究新进展

日本国立物质材料科研研究所报道了X射线辐照对金刚石电子器件电学性能的影响。金刚石具有优异的耐辐照性能，为高能粒子探测以及耐辐照电子器件的理想材料。硼空穴供体和磷电子供体在金刚石内具有很深的能级，容易受外界温度的影响；而氢终端表面具有很高的二维空穴气（＞10^{12} cm^{-2}），器件制备简单和相对成熟，成为现在金刚石晶体管电子器件的主流选择。

现在大多数金刚石晶体管的研究集中在功率器件和射频器件的应用，而有关其耐辐照的研究很少。利用氢终端表面电导单晶金刚石，以Pd/Ti/Au为欧姆接触，Al为肖特基金属，制备了肖特基势垒二极管（Schottky-barrier diode，SBD）和金属半导体场效应晶体管（metal-semiconductior field-effect transistors，MESFET），探索100 kGy剂量下X射线辐照对其电学性能的影响。

研究观测到，经过X射线辐照后，SBD的正向电流和MESFET的漏极电流均减小，而且不同的单晶金刚石衬底类型制备的单晶金刚石外延层对辐照性能也有显著影响：对Ib型SCD衬底上的MESFET，辐照后漏极电流的变化不均匀；而对IIa型SCD衬底上的MESFET，辐照后漏极电流的降低更均匀，且晶体管阈值电压几乎不变，说明金属/半导体界面在X射线辐照下变化不大。X射线辐照后器件电流降低，可能是由器件和Al栅电极暴露在空气中后部分氧化所致。因此需要对基于金刚石表面电导的电子器件进行增强辐照抗性的钝化处理。

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