[發明專利]一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202210686413.4
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115000197A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 楊苗苗;樊亞萍;崔艷霞;潘登;李國輝;冀婷
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0312;H01L31/112;H01L31/18
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管，其特征在于，包括4H-SiC基底(1)，所述4H-SiC基底(1)的硅面上設置第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)，第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)之間設置有間隙；第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)為隨機分布Ag納米顆粒形成，其為通過循環伏安退火法對制備4H-SiC基底(1)的硅面上的Ag薄膜層進行作用制備得到；

所述4H-SiC基底(1)的碳面上設置有氧化鋁層(2)，所述氧化鋁層(2)上設置有柵極Ag層(5)；

所述第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)分別作為源極和漏極，所述柵極Ag層(5)作為柵極。

2.根據權利要求1所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管，其特征在于，所述第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)中，Ag納米顆粒直徑為170nm±20nm，顆粒高度為100nm±20nm，顆粒與顆粒之間的間隙寬度250nm±20nm。

3.根據權利要求1所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管，其特征在于，所述第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)為方形，邊長為230μm±50μm。

4.根據權利要求1所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管，其特征在于，所述第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)之間設置的間隙寬度為：30μm±10μm。

5.根據權利要求1所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管，其特征在于，所述4H-SiC基底(1)的厚度為100～1000μm，氧化鋁層(2)的厚度為0.6nm±0.12nm，柵極Ag層(5)的厚度為100nm±20nm。

6.根據權利要求1～5任一項所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過原子力顯微鏡對碳化硅基底進行碳面與硅面的標定，并對碳化硅基底進行清洗和烘干；

S2、利用原子層沉積技術在4H-SiC基底的碳面面沉積氧化鋁層(2)；

S3、在4H-SiC基底的硅面設置掩膜版，利用磁控濺射技術在4H-SiC基底的硅面沉積用于制備第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)的Ag薄膜層；

S4、利用磁控濺射技術在氧化鋁層(2)一側制備柵極Ag層；

S5、利用循環伏安退火法，將步驟S3制備好的Ag薄膜層轉變為用作源、漏電極的第一Ag納米顆粒電極(3)和第二Ag納米顆粒電極(4)。

7.根據權利要求6所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中的具體方法為：

S501、在所述Ag薄膜層中選用兩個相鄰方形Ag薄膜作為作為源極和漏極，采用共源極接法，分別將源極、漏極和柵極與電源連接；

S502、向源極供電-15V偏壓，向柵極供給從-200V至200V變化的電壓，電壓增幅為2V，每個偏壓穩定2s時間，電壓循環掃描多次至漏電流I_D激增時，停止掃描，實現了對Ag薄膜退火的效果，形成了用作源電極與漏電極的Ag納米顆粒層。

8.根據權利要求7所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟S501中，源極與第一電源的高電平端連接，柵極與第二電源的高電平端連接，漏極與第一電源的低電平端連接，第一電源和第二電源的低電平端共地連接。

9.根據權利要求6所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中采用的掩膜版為銅網掩膜版，銅網掩膜版的幾何參數為方形網格邊長為230μm±50μm，肋寬30±10μm，厚度20-30μm；濺射的Ag薄膜層的厚度為15nm±5nm。

10.根據權利要求6所述的一種極高增益4H-SiC基寬譜光電晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的具體方法為：

S201、打開原子層沉積系統循環水制冷，充氣打開艙門，將三甲基鋁和水蒸氣原料瓶與手動閥門緊密安裝，關閉艙門，通過電腦設置沉積室溫度為150℃，待溫度穩定后，設置載氣流量為30sccm，設置各原料的通入種類、時間、流量、反應時間以及清理時間，控制沉積速度為0.06nm每循環；設置等待時間為1分鐘，開始預沉積40循環；

S202、預沉積結束后，充氣打開艙門，將加載了4H-SiC基底碳面朝上載在原子層沉積室，設置合適的循環次數，開始正式沉積；

S203、達到沉積膜厚要求時，沉積自動完成，等待沉積室溫度降至室溫時，充氣取出樣品。