[发明专利]一种垂直异质p-n结结构器件及其制备方法

权利要求书

1.一种垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，包括：衬底，衬底上的第一n型材料层，位于部分所述第一n型材料层上方的p型材料层，位于部分所述p型材料层上方的第二n型材料层，分别位于所述第一n型材料层、p型材料层、第二n型材料层上的金属电极；其中，所述p型材料层的载流子浓度为1×10¹¹～1×10²⁰/cm³。

2.如权利要求1所述的垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、金刚石衬底、氮化铝衬底、氮化镓同质衬底、氮化硼衬底、石墨烯衬底或铜镍衬底。

3.如权利要求1所述的垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，所述第一、第二n型材料层为n型氮化镓层、n型氮化铟、n型氮化铝、n型氮化镓铝、或n型氮化镓铟。

4.如权利要求1所述的垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，所述p型材料层为p型氧化镓、p型氧化铟、p型氧化铝、p型氧化镓铝或p型氧化镓铟。

5.如权利要求1所述的垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，所述金属电极厚度为10～200nm；电极材料为金、银、铝、钛、铬、镍、铂及其合金任一种。

6.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述n型材料层厚度为100nm～8000nm。

7.如权利要求1-6任一项所述的垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，所述第一n型材料层与所述p型材料之间、所述p型材料层与所述第二n型材料层之间、所述第一n型材料层与所述p型材料层与所述第二n型材料层之间都形成异质结。

8.如权利要求1-6任一所述的垂直异质p-n结结构器件，其特征在于，所述垂直异质p-n结结构器件用于制作自供电探测器、晶体二极管、晶体三极管、光电探测器、或异质场效应晶体管。

9.一种如权利要求1-6任一所述的垂直异质p-n结结构器件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一，在衬底上生长一层n型材料层；该第一n型氮化镓层厚度为8μm；

步骤二，热氧化所述第一n型材料层，由上表面往下表面方向扩散生长载流子浓度为1×10¹¹～1×10²⁰/cm³的p型材料层；

步骤三，在所述p型材料层的基础上，热氮化所述p型材料层，由上表面往下表面方向扩散生长第二n型材料层；

步骤四，刻蚀去除部分表面的第二n型材料层和p型材料层，使所述第一n型材料层的部分上表面露出，以及使所述p型材料层的部分上表面露出；

步骤五，在露出的所述第一n型材料层、所述p型材料层与所述第二n型材料层的上表面分别沉积金属电极。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、金刚石衬底、氮化铝衬底、氮化镓衬底、氮化硼衬底、石墨烯衬底、或铜镍衬底。

11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述n型材料层为n型氮化镓、n型氮化铟、n型氮化铝、n型氮化镓铝、或n型氮化镓铟。

12.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述p型材料层为p型氧化镓、p型氧化铟、p型氧化铝、p型氧化镓铝或p型氧化镓铟。

13.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述p型材料层的厚度通过调节热氧化生长的生长温度、生长时间进行调控；所述n型材料层的厚度通过调节热氮化生长的生长温度、生长时间进行调控。

14.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述电极采用热蒸发、电子束蒸镀或测控溅射沉积。