Field effect in boron doped diamond
Effet de champ dans le diamant dopé au bore
Résumé
In this thesis project, two ways for the development of diamond field-effect transistors were explored: delta-doping and metal oxide semiconductor structure (MOS). Several nanoscale delta-doped layers were epitaxied and characterized by Hall effect. A hopping conduction mechanism was detected in the insulating layers. A mobility of 3 ± 1 cm2/Vs was measured in all the delta-doped layers showing a metallic conduction, whatever their thickness (from 2 nm to 40 nm). MOS structures were fabricated using aluminum oxide deposited by ALD (Atomic Layer Deposition) on an oxygenated diamond surface. Capacitance versus voltage measurements showed that accumulation, depletion and deep déplétion regimes could be controlled by the gate voltage, thus paving the way for the fabrication of diamond MOSFET.
Dans ce projet de thèse, deux voies visant l'élaboration de transistors à effet de champ en diamant ont été explorées : le delta-doping et la structure métal oxyde semi-conducteur (MOS). Plusieurs couches nanométriques delta-dopées au bore ont été épitaxiées et caractérisées par effet Hall. Un mécanisme de conduction par saut a été détecté dans les couches isolantes. Une mobilité de 3±1 cm2/Vs a été mesurée dans toutes les couches delta-dopées présentant une conduction métallique, quelque soit leur épaisseur (de 2 nm à 40 nm). Des structures MOS ont été fabriquées en utilisant de l'oxyde d'aluminium déposé par ALD (Atomic Layer Deposition) sur une surface oxygénée de diamant. Les mesures capacité tension ont montré que les régimes d'accumulation, de déplétion et de déplétion profonde pouvaient être contrôlés par la tension de grille, ouvrant ainsi la voie pour la fabrication de MOSFET en diamant.
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