[发明专利]一种基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件及其制备方法

权利要求书

1.一种基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：

（1）衬底材料层1使用之前在H₂环境下进行清洗，温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选100～500 mbar；

（2）载气为H₂，衬底材料层1上生长缓冲层2，所述缓冲层2为AlN或GaN，厚度为1～100nm，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；

（3）载气为H₂，在GaN缓冲层2上生长n-GaN层3，厚度为，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar，在该n-GaN层3中Si的浓度为

（4）载气切换为N₂，在n-GaN层3上生长GaN层4，厚度为1～100nm，优选10～50nm，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；

（5）载气为N₂，在GaN层4上生长AlN层5，厚度为1～50nm，优选2～10nm，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；

（6）载气为N₂，在AlN层5上生长InGaN量子点层6，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；

（7）载气为N₂，在InGaN量子点层6上生长AlN层7，厚度为1～50nm，优选2～10nm，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；

（8）载气为N₂，在AlN层7上生长GaN层8，厚度为1～100nm，优选10～50nm，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；

（9）载气为H2，在GaN层8上生长n-GaN层9，厚度为100nm～10μm，生长温度为，反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；在该n-GaN层9中Si的浓度为

（10）反应室降温，恢复原始条件，生长结束；

（11）采用感应耦合等离子体刻蚀预设材料表面，刻蚀深度直至n-GaN层3为止；所述材料表面和刻蚀台面制作欧姆电极，使用Au或Ge或Ni金属。

2.根据权利要求1所述的基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件的制备方法，其特征在于，所述生长的方法采用分子束外延（MBE）、氢化物气相外延（HVPE）或金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）；优选金属有机物化学气相沉积法。

3.根据权利要求1所述的基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件的制备方法，其特征在于，所述金属有机物化学气相沉积法的金属有机源为三甲基镓（TMGa）、三乙基镓（TEGa）、三甲基铟（TMIn）、三甲基铝（TMAl），氮源为氨气（NH₃），金属有机源的载气为氢气（H₂）或氮气（N₂）。

4.根据权利要求1所述的基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件的制备方法，其特征在于，所述衬底材料层1为Al₂O₃、Si、SiC或GaAs衬底；所述Al₂O₃衬底优选蓝宝石。

5.根据权利要求1所述的基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）的AlN层7和步骤（8）的GaN层8之间还可以依次生长GaN层10和氮化物量子阱层11。

6.根据权利要求5所述的基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件的制备方法，其特征在于，所述GaN层10厚度为1～100nm，优选10～50nm，生长温度为反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar；所述氮化物量子阱层11厚度为0.1～50nm，优选0.5～5nm，生长温度为反应室压强为1～1000mbar，优选200～600 mbar。

7.基于氮化物量子点的共振隧穿二极管器件，其特征在于，包括衬底材料层，所述衬底材料层1上依次生长缓冲层2、n-GaN层3、GaN层4、AlN层5、氮化物量子点层6、AlN层7、GaN层8和n-GaN层9。