[发明专利]半导体制冷结构及其于SMAR温漂校正领域的用途

说明书

本发明公开了一种半导体制冷结构及其于SMAR温漂校正领域的用途。所述半导体制冷结构，包括主要由至少一个P型半导体和至少一个N型半导体电连接组成的回路，所述P型半导体包括一个以上共振态掺杂的P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述超晶格结构所含受主包括Mg离子。本发明实施例提供的一种基于共振态掺杂实现的半导体制冷器，以P‑AlGaN/GaN超晶格阵列的方式来进行半导体制冷；其中，P‑AlGaN/GaN是基于共振态即自电离态进行的P‑N结超晶格结构，且不依赖其厚度的极化效应，且自电离效率较高。

技术领域

本发明涉及一种半导体制冷器，特别涉及一种基于共振态掺杂实现的半导体制冷结构及其于SMAR温漂校正领域的用途，属于半导体技术领域。

背景技术

随着半导体材料的发展，传统的Si基功率器件的设计与制备工艺都逐渐完善，其性能已经接近材料特性所决定的理论极限。而Ⅲ族氮化物(如GaN)具有大禁带宽度(3.39eV)、高电子迁移率(2000cm²/Vs)、高击穿场强(3.3MV/cm)，耐高温(900℃以上)等优点，具有更高的Baliga品质因数和更优的Johnson品质因数(JFoM＝V_SATE_C/2π)，能够满足下一代电力电子系统对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更高温度的工作的要求。

随着生长工艺与机理研究不断发展，器件性能也在逐步提高，但也存在一些亟待解决的问题，如在大功率器件封装时，会因散热问题出现比较明显的器件性能退化现象；比如MicroLED，因为发热问题导致发光效率难以达到要求，因此对于功率电子器件封装散热的问题的解决极有意义，最大限度的降温可以改善封装时电学性能的各项指标，在发光效率和热稳定性方面尤其明显。目前使用铜或铝合金被动式散热的结构对于上述问题的解决显得捉襟见肘，管道翅片式散热的结构并不适合，微通道散热又因其工艺难度的增加使得制造成本较高；因此功率电子器件呼唤新的散热方式。

SMR(固态装配型谐振器)组成的滤波器频率易受温度变化干扰使得滤波频段漂移，因此我们急需一种手段来屏蔽温度对其频率影响，保持频率稳定性，而市场上诸多散热装置是被动散热，因此新颖的半导体制冷作为主动散热渐渐成为大家追寻的方式；半导体制冷是基于PN结的帕尔贴效应来制冷的，然而现有的半导体制冷片由于P型掺杂浓度较低导致制冷效率较差，反而容易损耗电路，反而制热效率很高，实现P型材料的高空穴浓度是一个世界性的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于共振态掺杂实现的半导体制冷结构及其于SMAR温漂校正领域的用途，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种半导体制冷结构，包括主要由至少一个P型半导体和至少一个N型半导体电连接组成的回路，所述P型半导体包括一个以上共振态掺杂的P型AlGaN/GaN超晶格结构，所述超晶格结构所含受主包括Mg离子。

优选的，所述超晶格结构中Mg离子的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3以上。

在一些较为具体的实施方案中，所述P型半导体包括由n个所述P型AlGaN/GaN超晶格结构形成的阵列，其中，所述n＞0，优选的，0n≤50。

在一些较为具体的实施方案中，所述P型AlGaN/GaN超晶格结构的厚度为10-30nm。

在一些较为具体的实施方案中，在所述P型AlGaN/GaN超晶格结构之中，由所述受主产生的自电离空穴浓度≥10¹⁸cm^-3。

在一些较为具体的实施方案中，所述P型AlGaN/GaN超晶格结构包括一个以上AlGaN层和一个以上GaN层，所述AlGaN层和GaN层依次交替分布，其中所述AlGaN层的厚度为5-15nm，所述GaN层的厚度为5-15nm。