[发明专利]一种异质外延薄膜结构

说明书

本发明涉及一种外延薄膜结构。所述外延薄膜结构包括：一基底，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底；一外延层，所述外延层为具有介电可调性能的氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长；以及一缓冲层，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成。

技术领域

本发明涉及一种异质外延薄膜结构，尤其涉及一种氮化镓基底上的介电可调薄膜外延薄膜结构。

背景技术

铋基立方焦绿石结构介质材料在高Q值微波压控器件方面有广阔的应用前景。同时，由于其微波下高介电常数与低损耗特性还可用于氮化镓高电子迁移率晶体管的栅介质薄膜，降低直接隧穿效应和栅介质层承受的电场强度。若能将其与氮化镓集成生长，将会促进单片微波集成电路的多功能集成与小型化，并提高系统可靠性。

现有技术主要包括：(1)采用磁控溅射、脉冲激光沉积等物理薄膜生长方法通过调节工艺参数实现薄膜取向生长；(2)采用溶胶凝胶等湿化学方法通过调节退火工艺或模板控制实现薄膜去向生长。然而由于氮化镓基底的晶体结构与具有介电可调特性的立方焦绿石结构Bi_1.5ZnNb_1.5O₇或Bi_1.5MgNb_1.5O₇材料的晶体结构差异较大，现有技术主要是获得多晶结构的Bi_1.5ZnNb_1.5O₇或Bi_1.5MgNb_1.5O₇薄膜，并通过工艺条件控制薄膜生长质量和取向，无法获得氮化镓基底上立方焦绿石结构Bi_1.5ZnNb_1.5O₇或Bi_1.5MgNb_1.5O₇外延薄膜。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种由氮化镓基底、具有介电可调性能的氧化物薄膜、缓冲层构成的异质外延薄膜结构，应用于单片微波集成电路的微波压控可调电容单元。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种外延薄膜结构，所述外延薄膜结构包括：一基底，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底；一外延层，所述外延层为具有介电可调性能的氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长；以及一缓冲层，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成。

进一步地，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底。

进一步地，所述外延层为具有介电可调性能的金属氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长。

进一步地，所述具有介电可调性能的金属氧化物薄膜，进一步具体为立方焦绿石结构的铌酸铋锌Bi_1.5ZnNb_1.5O₇或铌酸铋镁Bi_1.5MgNb_1.5O₇薄膜。

进一步地，所述立方焦绿石结构的铌酸铋锌Bi_1.5ZnNb_1.5O₇或铌酸铋镁Bi_1.5MgNb_1.5O₇薄膜为外延结构且其晶面方向可设定为(222)或(400)。

进一步地，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成，所述两层氧化物薄膜分别为ZnO与TiO₂薄膜且TiO₂薄膜紧邻氮化镓基底、ZnO薄膜紧邻外延层。