Hydrogenated diamond MOSFETs with self-oxidized alumina as a gate dielectric are fabricated. The diamond MOSFETs show a high maximum drain current density of 466 mA/mm at VGS = −6 V, a transconductance of 58 mS/mm, and an off-state breakdown voltage of −53 V. The maximum output power density reaches 745 mW/mm at 2 GHz continuous wave, which is the highest reported value for diamond transistors measured at 2 GHz. The output power value measured is lower than that estimated. Pulse I-V analysis shows that the main factor that affects the output power of the diamond MOSFETs is the traps in the channel.
References
1.
C. J. H.
Wort
and R. S.
Balmer
, Mater. Today
11
, 22
(2008
).2.
M.
Kasu
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
56
, 01AA01
(2017
).3.
H. J.
Looi
, L. Y. S.
Pang
, A. B.
Molloy
, F.
Jones
, M. D.
Whitfield
, J. S.
Foord
, and B. J.
Richard
, Carbon
37
, 801
(1999
).4.
L.
Ley
, R.
Graupner
, J. B.
Cui
, and J.
Ristein
, Carbon
37
, 793
(1999
).5.
H.
Kawarada
, M.
Aoki
, and M.
Ito
, Appl. Phys. Lett.
65
, 1563
(1994
).6.
M.
Kubovic
and M.
Kasu
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
49
, 110208
(2010
).7.
K.
Hirama
, H.
Sato
, Y.
Harada
, H.
Yamamoto
, and M.
Kasu
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
51
, 090112
(2012
).8.
S.
Russell
, S.
Sharabi
, A.
Tallaire
, and D.
Moran
, IEEE Trans. Electron Devices
62
(3
), 751
(2015
).9.
K.
Ueda
, M.
Kasu
, Y.
Yamauchi
, T.
Makimoto
, M.
Schwitters
, D. J.
Twitchen
, G. A.
Scarsbrook
, and S. E.
Coe
, IEEE Electron Device Lett.
27
, 570
(2006
).10.
M.
Kasu
, K.
Ueda
, H.
Ye
, Y.
Yamauchi
, S.
Sasaki
, and T.
Makimoto
, Electron. Lett.
41
(22
), 1249
(2005
).11.
P.
Calvani
, A.
Corsaro
, M.
Girolami
, F.
Sinisi
, D. M.
Trucchi
, M. C.
Rossi
, G.
Conte
, S.
Carta
, E.
Giovine
, S.
Lavanga
, E.
Limiti
, and V.
Ralchenko
, Diamond Relat. Mater.
18
, 786
(2009
).12.
M.
Tordjman
, C.
Saguy
, A.
Bolker
, and R.
Kalish
, Adv. Mater. Interfaces
1
, 1300155
(2014
).13.
K.
Hirama
, H.
Sato
, Y.
Harada
, H.
Yamamoto
, and M.
Kasu
, IEEE Electron Device Lett.
33
(8
), 1111
(2012
).14.
K.
Hirama
, H.
Takayanagi
, S.
Yamauchi
, Y.
Jingu
, H.
Umezawa
, and H.
Kawarada
, in IEDM Technical Digest
(2007
), Vol. 873
.15.
J. W.
Liu
, M. Y.
Liao
, M.
Imura
, and Y.
Koide
, Appl. Phys. Lett.
103
(9
), 092905
(2013
).16.
Z. Y.
Ren
, J. F.
Zhang
, J. C.
Zhang
, C. F.
Zhang
, S. R.
Xu
, Y.
Li
, and Y.
Hao
, IEEE Electron Device Lett.
38
(6
), 786
(2017
).17.
C.
Verona
, W.
Ciccognani
, S.
Colangeli
, E.
Limiti
, M.
Marinelli
, G.
Verona-Rinati
, D.
Cannatà
, M.
Benetti
, and F. D.
Pietrantonio
, IEEE Trans. Electron Device
63
(12
), 4647
(2016
).18.
J.
Zhao
, J.
Liu
, L.
Sang
, M.
Liao
, D.
Coathup
, M.
Imura
, B.
Shi
, C.
Gu
, Y.
Koide
, and H.
Ye
, Appl. Phys. Lett.
108
(1
), 431
(2016
).19.
J. W.
Liu
, M. Y.
Liao
, M.
Imura
, A.
Tanaka
, H.
Iwai
, and Y.
Koide
, Sci. Rep.
4
, 6395
(2014
).20.
T.
Saito
, K.-H.
Park
, K.
Hirama
, H.
Umezawa
, M.
Satoh
, H.
Kawarada
, H.-Q.
Liu
, K.
Mitsuishi
, K.
Furuya
, and H.
Okushi
, J. Electron. Mater.
40
(3
), 247
(2011
).21.
S.
Miyamotoa
, H.
Matsudairaa
, H.
Ishizakaa
, K.
Nakazawa
, H.
Taniuchia
, H.
Umezawaa
, M.
Tachikia
, and H.
Kawarada
, Diamond Relat. Mater.
12
(3
), 399
(2003
).22.
Z. H.
Feng
, C.
Yu
, J.
Li
, Q. B.
Liu
, Z. Z.
He
, X. B.
Song
, J. J.
Wang
, and S. J.
Cai
, Carbon
75
, 249
(2014
).23.
K.
Hirama
, Y.
Jingu
, M.
Ichikawa
, H.
Umezawa
, and H.
Kawarada
, Mater. Sci. Forum
600
, 1349
(2009
).24.
J. J.
Wang
, Z. Z.
He
, C.
Yu
, X. B.
Song
, H. W.
Wang
, F.
Lin
, and Z. H.
Feng
, Diamond Relat. Mater.
70
, 114
(2016
).25.
V.
Camarchia
, F.
Cappelluti
, G.
Ghione
, M. C.
Rossi
, P.
Calvani
, G.
Conte
, B.
Pasciuto
, E.
Limiti
, D.
Dominijanni
, and E.
Giovine
, Solid-State Electron.
55
, 19
(2011
).26.
G.
Meneghesso
, F.
Rampazzo
, P.
Kordos
, G.
Verzellesi
, and E.
Zanoni
, IEEE Trans. Electron Devices
53
(12
), 2932
(2006
).27.
S. C.
Binari
, K.
Ikossi
, J. A.
Roussos
, W.
Kruppa
, D.
Park
, H. B.
Dietrich
, D. D.
Koleske
, A. E.
Wickenden
, and R. L.
Henry
, IEEE Trans. Electron Devices
48
(3
), 465
(2001
).28.
S.
Trassaert
, B.
Boudart
, C.
Gaquiere
, and D.
Theron
, Electron. Lett.
35
, 1386
(1999
).29.
O.
Jardel
, F.
De Groote
, C.
Charbonniaud
, T.
Reveyrand
, J. P.
Teyssier
, R.
Quéré
, and D.
Floriot
, in IEEE International Microwave Symposium
(2007
), p. 601
.30.
C.
Charbonniaud
, S.
Demeyer
, R.
Quéré
, and R. J. P.
Teyssier
, in 11th GAAS Symposium
(2003
), pp. 201
–204
.31.
L.
Reggiani
, S.
Bosi
, C.
Canali
, F.
Nava
, and S. F.
Kozlov
, Phys. Rev. B
23
, 3050
(1981
).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.
