[發(fā)明專利]一種利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810405244.6
• 申請日: 2018-04-29
• 公開（公告）號: CN108598161B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董志華;張輝;張佩佩;程知群;劉國華;李仕琦;蔣俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L27/06;H01L21/335
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 雷仕榮

1.一種利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，在襯底（1）上依次形成第二半導(dǎo)體層（2）和第一半導(dǎo)體層（3）并在所述第二半導(dǎo)體層（2）和第一半導(dǎo)體層（3）之間形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)；源電極（5）和漏電極（6）通過形成于該異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接；柵電極（12）用于控制所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)中二維電子氣的導(dǎo)通或斷開；其特征在于，還包括設(shè)置在所述源電極（5）和柵電極（12）之間的全固態(tài)電池，所述全固態(tài)電池由至少1組電池單元串聯(lián)或串并聯(lián)構(gòu)成，用于使異質(zhì)結(jié)構(gòu)相應(yīng)區(qū)域中二維電子氣耗盡；

其中，所述全固態(tài)電池在所述柵電極（12）和源電極（5）之間形成一個負(fù)電勢，以耗盡柵電極（12 ）附近溝道中的二維電子氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，還包括陰極相連的二極管對（13、14），所述全固態(tài)電池的正極集流體（7）與所述源電極（5）電連接，所述全固態(tài)電池的負(fù)極集流體（11）經(jīng)該由二極管對（13、14）與所述柵電極（12）電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述全固態(tài)電池由至少1組電池單元串聯(lián)或串并聯(lián)構(gòu)成，所述電池單元為多層薄膜結(jié)構(gòu)，至少包括正極集流體（7）、正極薄膜材料層（8）、全固態(tài)電解質(zhì)（9）、負(fù)極薄膜材料層（10）及負(fù)極集流體（11）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述全固態(tài)電池的正極集流體（7）與所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)之間還設(shè)置絕緣隔離層（4）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述絕緣隔離層（4）為單層SiO₂、AlON、Si₃N₄、SiON絕緣體、六方氮化硼絕緣二維材料，或者由上述材料組成的多層結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述全固態(tài)電池的正極集流體（7）為金屬或者合金；所述正極薄膜材料層（8）為鋰金屬氧化物、金屬硫化物或釩化物；所述全固態(tài)電解質(zhì)（9）為無機固態(tài)電解質(zhì)、無機有機復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)化聚合物電解質(zhì)中的任一種；所述負(fù)極薄膜材料層（10）為氮化物、氧化物、鋰金屬或復(fù)合材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層（3）為GaN、AlN、Al_xGa_1-xN、In_xAl_1-xN、In_xAl_yGa_1-x-yN、In_xAl_1-xAs、In_xGa_1-xAs、Al_xGa_1-xAs或In_xAl_1-xSb材料中的任意一種材料形成的層狀結(jié)構(gòu)或任意兩種以上材料組合形成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，0≤x1，0≤y1，x+y=1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體層（2）為GaN、AlN、Al_xGa_1-xN、In_xAl_1-xN、In_xAl_yGa_1-x-yN、In_xAl_1-xAs、In_xGa_1-xAs、Al_xGa_1-xAs或InP材料中的任意一種材料形成的層狀結(jié)構(gòu)或任意兩種以上材料或其組合形成的層疊結(jié)構(gòu)，其中，0≤x1，0≤y1，x+y=1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用全固態(tài)電池實現(xiàn)的增強型III-V HEMT器件，其特征在于，所述全固態(tài)電池的正極集流體（7）與所述源電極（5）之間以及所述全固態(tài)電池的負(fù)極集流體（11）、二極管對（13、14）與所述柵電極（12）之間采用引線鍵合技術(shù)實現(xiàn)電連接。