专利汇可以提供具有石墨烯电极的GaN基半导体器件及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种具有 石墨 烯 电极 的GaN基 半导体 器件,由衬底、 缓冲层 、N型半导体层、有源层、P型半导体层、 石墨烯 薄膜 层和金属电极结合形成,P型半导体层为含GaN的 复合材料 层,石墨烯薄膜层设有贯穿的孔道,使金属电极穿过石墨烯薄膜层与P型半导体层固定连接,形成石墨烯薄膜层的焊盘,使石墨烯薄膜层固定结合在P型半导体层上,形成复合电极。本发明采用MO源作为催化剂与 碳 源的前驱体,在现有GaN 外延 工艺及设备的情况下实现了低温石墨烯电极的自生长,并可通过对金属图形的控制,进一步改善 电流 分布,提高了器件的出光与 散热 性能。,下面是具有石墨烯电极的GaN基半导体器件及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种具有石墨烯电极的GaN基半导体器件的制备方法,依次由衬底层(1)、缓冲层(2)、N型半导体层(3)、有源层(4)、P型半导体层(5)、石墨烯薄膜层(6)和金属电极(7)结合形成,所述P型半导体层(5)为含GaN的复合材料层,所述P型半导体层(5)和石墨烯薄膜层(6)为欧姆接触,所述石墨烯薄膜层(6)设有贯穿的孔道,使所述金属电极(7)穿过所述石墨烯薄膜层(6)的孔道并与所述P型半导体层(5)固定连接,形成所述石墨烯薄膜层(6)的焊盘,使所述石墨烯薄膜层(6)固定结合在所述P型半导体层(5)上,使所述石墨烯薄膜层(6)和所述金属电极(7)相互结合形成复合电极,所述石墨烯薄膜层(6)的孔道的截面为设定形状的图形形状,其特征在于,包括以下步骤:
a. 选用适合InGaN沉积的衬底,采用金属有机化合物化学气相沉积制备依次由衬底层、缓冲层、n型半导体、有源层、P型半导体层形成的半导体器件体系;
b. 在上述步骤a中制备的半导体器件体系的P型半导体层之上,采用金属有机化合物化学气相沉积制备石墨烯薄膜,具体采用Ga和In中的任意一种或两种金属的合金作为催化剂,采用H2作为MO源的载气,即以MO源作为催化剂与碳源的前驱体,同时通入MO源及载气H2,完成金属催化剂的沉积催化,制备得到石墨烯薄膜,使石墨烯薄膜和P型半导体层之间临时通过薄层催化剂层连接;
c. 进行温度为200-800℃,时间为5-30min氢气氛围下的退火工艺,实现催化剂与P型半导体的短程互扩散,然后进行温度为30-80℃,时间为1-60min酸处理,去除薄层催化剂,使石墨烯薄膜与P型半导体直接固定连接;
d. 将在上述步骤c中沉积于P型半导体层上的石墨烯薄膜进行图形化,为石墨烯薄膜制作图案化孔道;石墨烯薄膜的图形化孔道选择光刻、等离子体刻蚀、激光刻蚀中的任意一种制作方法或者任意几种制作方法的组合制作方法;
e.将在上述步骤d中制作的石墨烯薄膜的图案化孔道中沉积金属电极材料,形成完整的器件结构,使金属电极材料穿过石墨烯薄膜层的孔道并与所述P型半导体层固定连接,形成石墨烯薄膜层的焊盘,使石墨烯薄膜层固定结合在所述P型半导体层上,使石墨烯薄膜层和金属电极相互结合形成复合电极。
2.根据权利要求1所述具有石墨烯电极的GaN基半导体器件的制备方法,其特征在于:
所述石墨烯薄膜层(6)具有1-10层石墨烯;所述金属电极(7)采用的材料为Au、Ag、Cr、Pt、Ni、Ti、Rh和Zn中的任意一种金属材料或者任意几种金属的合金材料制成。
3.根据权利要求1或2所述具有石墨烯电极的GaN基半导体器件的制备方法,其特征在于:在上述步骤e中,选择真空热蒸发、电子束沉积、磁控溅射中的任意一种制作方法或任意几种制作方法的组合制作方法,将金属电极材料沉积到石墨烯薄膜的图形化孔道中,形成石墨烯薄膜层的焊盘。
4.根据权利要求1或2所述具有石墨烯电极的GaN基半导体器件的制备方法,其特征在于:在上述步骤b中,石墨烯薄膜具有1-10层单原子石墨层,石墨烯薄膜的制备温度为300-
800℃。
5.根据权利要求1或2所述具有石墨烯电极的GaN基半导体器件的制备方法,其特征在于:在上述步骤b中,MO源为三甲基镓,二甲基镓,三乙基镓,三甲基铟,二甲基乙基铟中的一种气体或者任意几种组成的混合气体。
6.根据权利要求1或2所述具有石墨烯电极的GaN基半导体器件的制备方法,其特征在于:在上述步骤c中,酸处理采用的酸为任意一种无机酸或者任意几种无机酸组成的混合酸溶液。
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