[发明专利]肖特基势垒二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种肖特基势垒二极管，其特征在于，包括：

异质结，所述异质结包括依次叠加的氮化镓层(2)，石墨烯插入层(3)和势垒层(4)；

其中，所述石墨烯插入层(3)用于提高所述氮化镓层(2)与所述势垒层(4)之间的二维电子气迁移率。

2.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述石墨烯插入层(3)的厚度为0.3～1.2nm，所述石墨烯插入层(3)的二维电子气迁移率为10000～15000cm²/V·s。

3.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述势垒层(4)包括氮化镓铝，所述氮化镓铝中铝的质量组分为10～30％；

所述势垒层(4)的厚度为20～50nm。

4.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述肖特基势垒二极管还包括：

肖特基接触电极(6)和欧姆接触电极(7)；

其中，所述肖特基接触电极(6)和所述欧姆接触电极(7)叠加在所述氮化镓层(2)之上并嵌入所述氮化镓层(2)，所述肖特基接触电极(6)和所述欧姆接触电极(7)分别与所述势垒层(4)相接触。

5.根据权利要求4所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述肖特基接触电极(6)包括：

氮化钛，或者，包含钛层与金层的叠加层；

所述欧姆接触电极(7)包括：

离子重掺杂区，或者，包含钛层，铝层和金层的叠加层。

6.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述肖特基势垒二极管还包括：

第一衬底(1)和绝缘层(5)；

其中，所述异质结叠加在所述第一衬底(1)上，所述绝缘层(5)叠加在所述异质结上；

所述第一衬底(1)包括蓝宝石、硅、氮化镓和碳化硅中的任一种，所述绝缘层(5)包括氧化硅、氮化硅和氧化铝中的任一种。

7.一种肖特基势垒二极管制备方法，其特征在于，包括：

依次叠加氮化镓层(2)，石墨烯插入层(3)和势垒层(4)，得到异质结；

其中，通过湿法转移、干法转移和直接生长中的任意一种方法在所述氮化镓层(2)上制备所述石墨烯插入层(3)。

8.根据权利要求7所述的肖特基势垒二极管制备方法，其特征在于，所述肖特基势垒二极管制备方法还包括：

氮化处理第一衬底(1)，在所述第一衬底(1)上制备所述异质结；

其中，所述氮化处理的温度为1000～1200℃，所述氮化处理的时间为3～5min，所述氮化处理包括在真空生长室中通氨气和氢气；

通过等离子体化学气相沉积、原子层沉积和电子束蒸发沉积中的任意一种方法在所述异质结上制备绝缘层(5)；

刻蚀所述绝缘层(5)和所述异质结至部分深入所述氮化镓层(2)，得到两个不接触的第一电极区域和第二电极区域；

在所述第一电极区域注入金属钛形成氮化钛，或者，在所述第一电极区域沉积包含钛层与金层的叠加层，得到肖特基接触电极(6)；

在所述第二电极区域注入离子形成离子重掺杂区，或者，在所述第二电极区域沉积包含钛层，铝层和金层的叠加层，得到欧姆接触电极(7)。

9.根据权利要求7所述的肖特基势垒二极管制备方法，其特征在于，所述通过湿法转移、干法转移和直接生长中的任意一种方法在所述氮化镓层(2)上制备所述石墨烯插入层(3)包括：

去除所述石墨烯插入层(3)的支撑材料，将所述石墨烯插入层(3)转移至所述氮化镓层(2)上；或者，

把所述石墨烯插入层(3)从第二衬底上剥离下来，将所述石墨烯插入层(3)转移至所述氮化镓层(2)上；或者，

利用等离子体增强化学气相沉积法在所述氮化镓层(2)上生长所述石墨烯插入层(3)。

10.根据权利要求7所述的肖特基势垒二极管制备方法，其特征在于，通过分子束外延法或金属有机化合物化学气相沉淀法制备所述氮化镓层(2)；

通过远程外延方法在所述石墨烯插入层(3)上制备所述势垒层(4)。