[實用新型]基于表面等離激元的光控晶閘管及電子設備

有效

• 申請號: 201921882237.1
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN212136456U
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 方慧風;和巍巍;汪之涵;張振中;孫軍
• 申請（專利權）人: 深圳基本半導體有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/111;H01L31/18;G02B5/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 黃議本

本申請實施例公開一種基于表面等離激元的光控晶閘管及電子設備。所述光控晶閘管包括光控端；所述光控端設有第一結構；所述第一結構用于使入射光與表面等離激元形成共振耦合作用；所述第一結構為可通過衍射對入射光進行波矢補償的結構。所述電子設備包括所述光控晶閘管。本申請實施例可有效提高光控晶閘管的輸出電流和開啟速率，可使用于光控晶閘管的光源不再受紫外波段約束，能有效拓寬光源的可選擇性。

技術領域

本申請涉及光控晶閘管技術領域，特別涉及一種基于表面等離激元的光控晶閘管、制作方法及電子設備。

背景技術

電力電子技術發展至今，從第一只硅基晶閘管誕生到如今以寬禁帶半導體材料SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)、ZnO(氧化鋅)等為基礎的第三代電力電子器件如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)等層出不窮；器件性能愈發優良，應用領域也愈發寬泛。但是，早期問世的晶閘管仍在高壓直流輸電、電機驅動等一些場合處于諸如MOSFET、IGBT等器件無可取代的地位。

目前，市面上各種類型的晶閘管還是以硅基材料為主，但由于SiC材料在耐壓、耐高溫、耐輻射、高頻高速等方面的性能明顯優于Si材料，故 SiC基晶閘管逐漸成為一種研究趨勢。另外，晶閘管的觸發方式有電觸發和光觸發，后者較前者而言，不僅保證了主電路和控制電路之間的絕緣，避免了電磁干擾，還簡化了裝置構成，使其體積縮小，重量減輕，而且觸發靈敏度也相對較高，滿足了電力電子技術向高頻、高靈敏度、高可靠性及小型化方向發展的要求。唯一不足的一點，在于光觸發所使用的光源受限。對于SiC基光控晶閘管而言，只有光子能量大于SiC的禁帶寬度時才能被吸收而達到觸發目的，滿足這一條件的只有紫外光波段，目前可考慮的紫外發光器件包括紫外激光器、紫外激光二極管和紫外LED。激光器體積大，不易集成；紫外激光二極管本身的發展未至成熟，性能尚不穩定； LED發光強度低，光電轉換效率低，設計電流放大也會使結構更加復雜。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本申請的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

實用新型內容

本申請提出一種基于表面等離激元的光控晶閘管、制作方法及電子設備，可有效提高光控晶閘管的輸出電流和開啟速率，可使用于光控晶閘管的光源不再受紫外波段約束，能有效拓寬光源的可選擇性。

在第一方面，本申請提供一種基于表面等離激元的光控晶閘管，包括光控端；所述光控端設有第一結構；所述第一結構用使入射光與表面等離激元形成共振耦合作用；所述第一結構為可通過衍射對入射光進行波矢補償的結構。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構位于所述光控端的PN結低摻雜側；或者所述第一結構從所述光控端的PN結低摻雜側跨結到高摻雜側。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構位于所述光控端的具有傾斜角度的結構上；所述具有傾斜角度的結構的具體形式包括斜面、曲面和溝槽。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構位于所述光控晶閘管的陽極基區和/或陰極基區上。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構為金屬結構。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構為納米金屬結構。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構為金屬光柵；所述金屬光柵為納米金屬光柵。

在一些優選的實施方式中，所述第一結構為周期性或陣列性結構；所述周期性或陣列性結構為納米金屬結構。