[发明专利]一种双栅结构GaN基pH传感器的制备方法

权利要求书

1.一种双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，利用薄势垒层(4)结构，实现高的跨导；结合背栅电极与沟道的电容耦合作用，获得突破能斯托极限的探测感度；具体包括以下步骤：

S1.在n型GaN衬底(1)上生长高阻绝缘的GaN过渡层(2)作为背栅的介质层；

S2.在高阻绝缘的GaN过渡层(2)上生长GaN沟道层(3)；

S3.在沟道层(3)表面生长AlGaN薄势垒层(4)；AlGaN薄势垒层(4)的厚度为0～20nm；

S4.沉积欧姆接触电极(5)；

S5.生长介质层(6)掩盖薄势垒层(4)层上的欧姆接触电极(5)及接入区，在薄势垒层(4)上只露出顶栅极探测区域。

2.根据权利要求1所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，通过在所述的S5步骤中沉积氮化硅以同时保护欧姆接触电极(5)并覆盖探测区域以外部分。

3.根据权利要求1所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述的衬底(1)为氨热法、HVPE或者MOCVD生长的GaN自支撑衬底(1)中的任一种；所述的高阻绝缘的GaN过渡层(2)为AlN、AlGaN、GaN的任一种或组合；厚度为10nm～10μm；所述的介质层(6)为氮化硅，厚度为0-500nm。

4.根据权利要求1所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述的GaN沟道层(3)为非故意掺杂的GaN外延层或掺杂的高阻GaN外延层，所述GaN沟道层(3)的掺杂元素为碳或铁；GaN沟道层(3)厚度为100nm～20μm。

5.根据权利要求1所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述的AlGaN薄势垒层(4)为低铝组分AlGaN，且铝组分浓度在0-15％之间。

6.根据权利要求5所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述的AlGaN薄势垒层(4)材料还可以为AlInN、InGaN、AlInGaN、AlN中的一种或任意几种的组合。

7.根据权利要求1至6任一项所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述的欧姆接触电极(5)材料为Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金、Ti/Al/Mo/Au合金或Ti/Al/Ti/TiN合金，电极加厚金属材料为Ni/Au合金、In/Au合金或者Pd/Au合金。

8.根据权利要求7所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述的AlGaN薄势垒层(4)中，与GaN层之间还可以插入一AlN薄层，厚度为1-10nm。

9.根据权利要求7所述的双栅结构GaN基pH传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的高阻绝缘的GaN过渡层(2)、步骤S2中的GaN沟道层(3)、步骤S3中的AlGaN薄势垒层(4)的生长方法为金属有机化学气相沉积法、分子束外延法；所述步骤S5中介质层(6)的生长方法为等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积法、物理气相沉积法或磁控溅射法。