[发明专利]场效应晶体管液体传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及传感器领域，尤其涉及一种场效应晶体管液体传感器及其制备方法。

背景技术

液体传感器用于液体的检测和分析，在各个领域有着广泛的应用，如在军事医学中，在苛刻的战争条件下进行快速血液分析；在工农业生产中，可对高分子聚合物、pH值、蛋白分子和某种特定官能团等进行检测与分析；在环境保护中，可对水环境中的有害离子种类和浓度进行检测。

随着半导体和微电子技术的发展，半导体器件的液体传感器成为研究的热点。目前常采用的为Si、GaAS等半导体材料的器件，但其在化学稳定性、极化速度等方面都有待提高，以满足更多领域的性能要求。

发明内容

本发明旨在解决上述问题之一，提供了一种场效应晶体管液体传感器及其制备方法，具有高化学稳定性和高电子迁移率，并易于集成。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种场效应晶体管液体传感器，为单栅指场效应晶体管结构，包括：

衬底；

衬底上的异质结，所述异质结为由GaN和AlGaN材料形成；

所述异质结上的源电极、漏电极以及栅电极，栅电极为肖特基电极，源电极、漏电极为欧姆接触电极。

可选的，所述异质结包括GaN层、AlGaN层和他们之间的AlN的插入层。

可选的，所述GaN层、AlN的插入层和AlGaN层的厚度分别为3um、1nm、23nm。

可选的，所述AlGaN层中Al组分为25％。

此外，本发明还提供了上述传感器的制备方法，该传感器为单栅指场效应晶体管结构，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成异质结，所述异质结为由GaN和AlGaN材料形成；

在所述异质结上形成源电极、漏电极以及栅电极，栅电极为肖特基电极，源电极、漏电极为欧姆接触电极。

可选的，所述衬底为SiC衬底，采用金属有机物气相外延的方法在SiC衬底上依次外延生长GaN层、AlN的插入层和AlGaN层，以形成异质结。

可选的，所述GaN层、AlN的插入层和AlGaN层的厚度分别为3um、1nm、23nm。

可选的，所述AlGaN层中Al组分为25％。

本发明实施例提供的场效应晶体管液体传感器，采用由GaN和AlGaN材料形成的异质结，可以形成高浓度、高迁移率的二维电子气，由此形成的传感器具有高化学稳定性和高电子迁移率，并易于集成。

附图说明

图1为根据本发明实施例的场效应晶体管液体传感器的俯视图；

图2为根据本发明实施例的场效应晶体管液体传感器的截面示意图；

图3为根据本发明实施例的场效应晶体管液体传感器在乙醇和丙酮溶液中的响应曲线示意图；

图4为根据本发明实施例的场效应晶体管液体传感器在不同浓度的丙酮溶液中的时间响应曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提出了一种由GaN和AlGaN材料形成的异质结的液体传感器，参考图1和图2所示，该传感器采用单栅指场效应晶体管结构，包括：

衬底108；

衬底上的异质结(105,106,107)，所述异质结为由GaN和AlGaN材料形成；

所述异质结上的源电极101、漏电极104以及栅电极102。

在本发明中，采用由GaN和AlGaN材料形成的异质结，可以形成高浓度、高迁移率的二维电子气，由此形成的传感器具有高化学稳定性和高电子迁移率，并易于集成。

为了更好的理解本发明，如图2所示，以下将结合制备方法对具体的液体传感器的实施例进行详细的描述。

首先，提供衬底108。

所述衬底为半导体材料衬底，可以根据需要选择合适的材料的衬底。在本实施例中，所述衬底为SiC衬底。

而后，在衬底上形成异质结，所述异质结为由GaN和AlGaN材料形成。