[發明專利]一種利用質子輻照制備超快響應GaN光電導開關的方法

有效

• 申請號: 201710477886.2
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107369736B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 畢臻;楊曉東;張進成;張春福;呂玲;林志宇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18;H01L21/263
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種利用質子輻照制備超快響應GaN光電導開關的方法，其特征在于，所采用的質子輻照條件為：質子注量為：1×10¹¹～9×10¹⁸/cm²；質子能量為：0.5～10MeV；所采用的輻照對象為光電導型GaN光電導開關，包括如下步驟：

1)在藍寶石襯底上，采用MOCVD法生長80～180nm厚的AlN成核層(11)；

2)在AlN成核層(11)上依次生長1.0～1.5μm厚的GaN高溫緩沖層(12)、50～150nm i-GaN層(13)和50～150nm厚的n-GaN層(14)；

3)將樣品置于大氣中600℃退火5～10min；

4)用質子束輻照n-GaN層(14)材料結構，采用電子束蒸發法在n-GaN層(14)制備出Ni/Cr/Au金屬電極(15)，并在大氣中550℃退火10min，即完成GaN光電導開關制作。

2.如權利要求1所述的利用質子輻照制備超快響應GaN光電導開關的方法，其中，在藍寶石襯底上生長AlN成核層(11)的工藝條件是：生長溫度為800～1100℃；TMGa流量為50～300sccm；SiH₄流量為20～200sccm；氨氣流量為2000～5000sccm；反應室氣壓為150～250torr。

3.如權利要求1所述的利用質子輻照制備超快響應GaN光電導開關的方法，其中，在AlN成核層(11)生長GaN高溫緩沖層(12)的工藝條件是：生長溫度為800～1100℃；TMGa流量為50～300sccm；氨氣流量為2000～5000sccm；反應室氣壓為150～250torr。

4.如權利要求1所述的利用質子輻照制備超快響應GaN光電導開關的方法，其中生長i-GaN層(13)的工藝條件是：生長溫度為700～950℃；TMGa流量為50～300sccm；氨氣流量為2000～5000sccm；反應室氣壓為150～250torr。

5.如權利要求1所述的利用質子輻照制備超快響應GaN光電導開關的方法，其中生長n-GaN層(14)的工藝條件是：生長溫度為800～1100℃；TMGa流量為50～300sccm；SiH₄流量為20～200sccm；氨氣流量為2000～5000sccm；反應室氣壓為150～250torr。

6.一種權利要求1-5任一項所述方法制備的超快響應GaN光電導開關，其特征在于，包括藍寶石襯底和GaN層，所述GaN層包括AlN成核層(11)、GaN高溫緩沖層(12)、i-GaN層(13)和n-GaN層(14)，在n-GaN層(14)上引出Ni/Cr/Au金屬電極(15)。

7.根據權利要求6所述的超快響應GaN光電導開關，其特征在于，所述藍寶石襯底厚度為200～500μm；

所述AlN成核層(11)厚度為80～180nm；

所述GaN高溫緩沖層(12)厚度為1.0～1.5μm；

所述i-GaN層(13)厚度為100～400nm、電子濃度為1×10¹⁶～2×10¹⁷/cm³；

所述n-GaN層(14)厚度為50～150nm、電子濃度為1×10¹⁹～6×10²¹/cm³。

8.根據權利要求6所述的超快響應GaN光電導開關，其特征在于，所述Ni/Cr/Au金屬電極(15)采用平行電極，電極寬度為0.5～5mm，電極間距為0.5mm～5mm。