[发明专利]一种自旋极化耦合的GaN MOSFET及其制备方法

权利要求书

1.一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，包括GaN MOSFET完整外延结构(108)以及在GaN MOSFET完整外延结构(108)上制备的源漏金属(201)、源漏保护SiN介质(202)、一次栅金属磁化膜(603)及二次栅金属(602)；所述的GaN MOSFET完整外延结构(108)包括衬底(101)、成核层及高阻缓冲层(102)、沟道层(103)、势垒层(104)；所述的一次栅金属磁化膜(603)与二次栅金属(602)自下而上共同构成器件的栅极；

所述一次栅金属磁化膜(603)为垂直磁化膜或面内磁化膜，分别具有垂直磁化特性或面内磁化特性，其自发磁化方向分别垂直于膜面或平行于膜面；

所述一次栅金属磁化膜(603)自下而上由金属氧化物、铁磁材料、金属材料组成。

2.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，所述衬底(101)为Si单晶、高纯半绝缘SiC、GaN单晶、金刚石衬底中的任一种。

3.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，所述成核层及高阻缓冲层(102)为掺铁GaN、掺矾GaN、AlN材料中的一种或多种组成。

4.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，所述沟道层(103)为GaN、InGaN材料中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，所述势垒层(104)为AlGaN、AlInN、AlN、AlInGaN中的任一种。

6.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，所述金属氧化物为MgO、Al₂O₃、HfO₂、ZrO中的任意一种或组合；所述铁磁材料为CoFeB、NiFe、CoFe、CoNi、CoPt、Fe、Co、Ni铁磁材料中的任意一种或组合；所述金属材料为Ta、Ti、Pt、Pd、Ru金属材料中的任意一种或组合。

7.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaN MOSFET的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

1)在衬底(101)的上方利用包括MOCVD、MBE的生长方法依次生长成核层及高阻缓冲层(102)、沟道层(103)、势垒层(104)；

2)在所述的GaN MOSFET完整外延结构(108)上，通过光刻工艺、离子注入工艺、蒸发及剥离工艺、合金工艺制备源漏金属(201)并生长源漏保护SiN介质(202)；

3)在所述的GaN MOSFET完整外延结构(108)上利用光刻工艺(301)形成栅条图形(302)，然后采用刻蚀工艺或湿法腐蚀工艺(401)刻蚀或腐蚀去除栅条部分的介质，使栅条部分形成介质凹槽结构(402)；

4)在所述的GaN MOSFET完整外延结构(108)上利用光刻栅帽工艺(501)，形成栅帽结构胶型(502)；

5)栅极金属制备工艺(601)采用溅射工艺制备一次栅金属磁化膜(603)，及制备二次栅金属(602)。