[发明专利]一种基于石墨烯膜的光导半导体开关

说明书

本发明公开了一种基于石墨烯膜的光导半导体开关，属于光导半导体开关技术领域，克服传统开关的面电流密度高造成等离子体丝状电流，从而烧毁开关，变成体电流便于承受更高的电压。本发明包括栅型结构的半导体基片，依次设置在半导体基片上的第一过渡层、第一石墨烯膜和阴极，依次设置在半导体基片上的第二过渡层、第二石墨烯膜和阳极。本发明用于干扰和毁伤无人机、导弹等电子装备。

技术领域

一种基于石墨烯膜的光导栅型半导体开关，用于干扰和毁伤无人机、导弹等电子装备，属于光导半导体开关技术领域。

背景技术

现有技术的光导半导体开关的电极通过过渡金属与半导体材料进行欧姆接触，从而存在如下技术问题：

1.现有技术中的光导半导体开关的电极通过过渡金属与半导体材料的接触电阻较大，因此存在发热、导热不好；

2.现有技术中的光导半导体开关面放电，在开关表面形成等离子体丝状放电而烧毁开关导致其承受的电压低、重频低、脉冲上升沿时间长以及使用寿命短等问题。

发明内容

针对上述研究的问题，本发明的目的在于提供一种基于石墨烯膜的光导栅型半导体开关，解决现有技术中的半导体开关表面因电流密度过大导致打火烧毁开关以及散热性差、耐压低、重频低、带宽窄，且使用寿命短等问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于石墨烯膜的光导半导体开关，包括栅型结构的半导体基片，依次设置在半导体基片上的第一过渡层、第一石墨烯膜和阴极，依次设置在半导体基片上的第二过渡层、第二石墨烯膜和阳极。

进一步，所述第一过渡层、第一石墨烯膜和阴极依次设置在半导体基片的上表面上；

所述第二过渡层、第二石墨烯膜和阳极依次设置在半导体基片的上表面或下表面上。

进一步，所述半导体基片为纯度99.999％以上的砷化镓或碳化硅中的一种制备而成，刻蚀了周期性的槽，即栅型结构8。

进一步，所述第一过渡层和第二过渡层为金属材质。

进一步，所述第一过渡层和第二过渡层由铂或钯中的一种。

进一步，所述第一石墨烯膜和第二石墨烯膜为单层的石墨烯，厚度为μm量级。

进一步，所述阴极和阳极由铜镀金制备而成。

进一步，在激光照射一侧，所述半导体基片上刻蚀了周期性的槽，槽的宽度为1mm-3mm，长度为10mm-20mm，深度为3mm。

本发明同现有技术相比，其有益效果表现在：

一、本发明在正、反面电极，即阴极和阳极下面增加一层石墨烯膜形成的栅型光导半导体开关，其性能大幅提升，即极大改善了电极与过渡层、GaAs/SiC的欧姆接触、耐压和散热特性，开关速度更快、耐压更高、拓展了光导开半导体关产生电磁波的带宽、可承受的功率密度更高，耐压可达20KV以上，寿命可达万次以上，而现有技术中的光导开关耐压在10KV左右、寿命短只有几千次；其中，采用正反面电极在半导体基片上获得的电场不只在表面，避免电极容易打火造成开关的损坏，同时立体的栅型结构使产生的光电流在固定的通道(电流通道)中通过，即变成了体电流，利用了半导体基片的整个体积，降低了电流密度或者说在同样的电流密度下，耐压就得到数量级的提升；

二、本发明的石墨烯膜光导半导体开关产生的高功率超宽带电磁波因为带宽更宽，覆盖了大多数电子装备(如无人机、导弹等)的工作波段，所以可以从前门和后门(孔、缝隙等)耦合进入电子装备的电路中对电子元件进行干扰和毁伤，由于本案的光导半导体开关产生的高功率超宽带，目前的隐身飞机对高功率超宽带电磁脉冲雷达而言不能隐身；