[发明专利]霍尔器件制备方法及霍尔器件

说明书

本申请提供一种霍尔器件制备方法及霍尔器件，通过霍尔器件制备方法获得的霍尔器件，在GaAs衬底表面上直接光刻电极图形，沉积金属层，使得金属材料与二维电子气结构层接触，形成所述多个金属电极。然后，通过对制备有多个金属电极的GaAs衬底放置于保护气中退火，使得GaAs衬底表面与二维电子气结构层形成良好的欧姆接触。最后，用划片机沿着多个金属电极的外侧切出霍尔器件。霍尔器件没有霍尔棒结构，使得霍尔器件具有相对较大的临界电流。同时，通过图案化的掩膜层可以使得在进行光刻时，确保多个金属电极的精确对称。并且，霍尔器件制备方法由于减少了化学腐蚀霍尔棒的工艺步骤，使得GaAs衬底表面与二维电子气结构层的欧姆接触电阻的成功率达到100％。

技术领域

本申请涉及量子器件领域，特别是涉及一种霍尔器件制备方法及霍尔器件。

背景技术

当前半导体芯片上集成的元件的尺寸越来越小，量子效应变得越来越不可忽略。目前随着电阻计量的扁平化，以及SI单位制量子化改革的大趋势下，基于量子霍尔器件的便携式量子化电阻标准系统得到了广泛应用。为了精密的测量霍尔电阻的电压，需要通过霍尔器件的电流尽可能大，又不破坏霍尔器件的量子化状态，就需要器件具有较高的电流承载能力，即具有较高的临界电流。传统的霍尔器件具有霍尔棒结构，电流受压迫于霍尔棒长度上往下流通，而使霍尔电压依与磁场方向相交叉之电流方向产生，由于霍尔棒结构的限制，使得传统的霍尔器件的电流承载能力较低。同时，制备霍尔器件时采用湿法刻蚀窗口，不易控制。

发明内容

基于此，有必要针对传统霍尔器件的电流承载能力较低的问题，提供一种电流承载能力高、具有电极对称的霍尔器件。

本申请提供一种霍尔器件制备方法，包括：

S10，提供一个GaAs基底；

S20，在所述GaAs基底的表面生长二维电子气结构层，形成具有所述二维电子气结构层的GaAs衬底，所述GaAs衬底具有GaAs衬底表面；

S30，提供图案化的掩膜层，并以所述掩膜层为遮挡，在所述GaAs衬底表面形成多个电极窗口；

S40，在所述多个电极窗口中，沉积金属材料，形成金属电极层；以及

S50，将制备有所述金属电极层的所述GaAs衬底放置于保护气中，在温度400℃～500℃下，退火30秒～80秒，使所述GaAs衬底表面与所述二维电子气结构层的欧姆接触，形成多个金属电极，制备出霍尔器件。

在其中一个实施例中，所述霍尔器件制备方法还包括：

S60，将所述霍尔器件沿着所述多个金属电极的边缘切割。

在其中一个实施例中，在所述步骤S20中采用MOCVD技术在所述GaAs基底表面生长二维电子气结构层。

在其中一个实施例中，所述步骤S30包括：

S310，提供电极图形，并绘制光刻版图；

S320，根据所述光刻版图，将正性紫外光刻胶旋涂于所述GaAs衬底表面；以及

S330，采用紫外曝光法对所述GaAs衬底表面进行光刻，形成图案化的所述多个电极窗口。

在其中一个实施例中，在所述步骤S40中制备所述金属电极层时采用电子束蒸发法。

在其中一个实施例中，一种霍尔器件包括GaAs衬底以及多个金属电极。所述GaAs衬底具有二维电子气结构层，所述GaAs衬底具有GaAs衬底表面。所述多个金属电极与所述二维电子气结构层接触，形成所述GaAs衬底表面与所述二维电子气结构层的欧姆接触。

在其中一个实施例中，所述二维电子气结构层的厚度为1纳米～4纳米。