[發(fā)明專利]一種基于石墨烯膜的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111586363.4
• 申請(qǐng)日: 2021-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN114267749B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;李佳峻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/112
• 分類號(hào): H01L31/112;H01L31/18
• 代理公司: 成都正煜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51312
• 代理人: 徐金瓊

本發(fā)明公開了一種基于石墨烯膜的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)，屬于光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，克服傳統(tǒng)開關(guān)的面電流密度高造成等離子體絲狀電流，從而燒毀開關(guān)，變成體電流便于承受更高的電壓。本發(fā)明包括柵型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基片，依次設(shè)置在半導(dǎo)體基片上的第一過渡層、第一石墨烯膜和陰極，依次設(shè)置在半導(dǎo)體基片上的第二過渡層、第二石墨烯膜和陽極。本發(fā)明用于干擾和毀傷無人機(jī)、導(dǎo)彈等電子裝備。

技術(shù)領(lǐng)域

一種基于石墨烯膜的光導(dǎo)柵型半導(dǎo)體開關(guān)，用于干擾和毀傷無人機(jī)、導(dǎo)彈等電子裝備，屬于光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)的電極通過過渡金屬與半導(dǎo)體材料進(jìn)行歐姆接觸，從而存在如下技術(shù)問題：

1.現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)的電極通過過渡金屬與半導(dǎo)體材料的接觸電阻較大，因此存在發(fā)熱、導(dǎo)熱不好；

2.現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)面放電，在開關(guān)表面形成等離子體絲狀放電而燒毀開關(guān)導(dǎo)致其承受的電壓低、重頻低、脈沖上升沿時(shí)間長以及使用壽命短等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述研究的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于石墨烯膜的光導(dǎo)柵型半導(dǎo)體開關(guān)，解決現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體開關(guān)表面因電流密度過大導(dǎo)致打火燒毀開關(guān)以及散熱性差、耐壓低、重頻低、帶寬窄，且使用壽命短等問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于石墨烯膜的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)，包括柵型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基片，依次設(shè)置在半導(dǎo)體基片上的第一過渡層、第一石墨烯膜和陰極，依次設(shè)置在半導(dǎo)體基片上的第二過渡層、第二石墨烯膜和陽極。

進(jìn)一步，所述第一過渡層、第一石墨烯膜和陰極依次設(shè)置在半導(dǎo)體基片的上表面上；

所述第二過渡層、第二石墨烯膜和陽極依次設(shè)置在半導(dǎo)體基片的上表面或下表面上。

進(jìn)一步，所述半導(dǎo)體基片為純度99.999％以上的砷化鎵或碳化硅中的一種制備而成，刻蝕了周期性的槽，即柵型結(jié)構(gòu)8。

進(jìn)一步，所述第一過渡層和第二過渡層為金屬材質(zhì)。

進(jìn)一步，所述第一過渡層和第二過渡層由鉑或鈀中的一種。

進(jìn)一步，所述第一石墨烯膜和第二石墨烯膜為單層的石墨烯，厚度為μm量級(jí)。

進(jìn)一步，所述陰極和陽極由銅鍍金制備而成。

進(jìn)一步，在激光照射一側(cè)，所述半導(dǎo)體基片上刻蝕了周期性的槽，槽的寬度為1mm-3mm，長度為10mm-20mm，深度為3mm。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果表現(xiàn)在：

一、本發(fā)明在正、反面電極，即陰極和陽極下面增加一層石墨烯膜形成的柵型光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)，其性能大幅提升，即極大改善了電極與過渡層、GaAs/SiC的歐姆接觸、耐壓和散熱特性，開關(guān)速度更快、耐壓更高、拓展了光導(dǎo)開半導(dǎo)體關(guān)產(chǎn)生電磁波的帶寬、可承受的功率密度更高，耐壓可達(dá)20KV以上，壽命可達(dá)萬次以上，而現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)開關(guān)耐壓在10KV左右、壽命短只有幾千次；其中，采用正反面電極在半導(dǎo)體基片上獲得的電場不只在表面，避免電極容易打火造成開關(guān)的損壞，同時(shí)立體的柵型結(jié)構(gòu)使產(chǎn)生的光電流在固定的通道(電流通道)中通過，即變成了體電流，利用了半導(dǎo)體基片的整個(gè)體積，降低了電流密度或者說在同樣的電流密度下，耐壓就得到數(shù)量級(jí)的提升；

二、本發(fā)明的石墨烯膜光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生的高功率超寬帶電磁波因?yàn)閹捀鼘挘采w了大多數(shù)電子裝備(如無人機(jī)、導(dǎo)彈等)的工作波段，所以可以從前門和后門(孔、縫隙等)耦合進(jìn)入電子裝備的電路中對(duì)電子元件進(jìn)行干擾和毀傷，由于本案的光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生的高功率超寬帶，目前的隱身飛機(jī)對(duì)高功率超寬帶電磁脈沖雷達(dá)而言不能隱身；