[发明专利]一种高阻AlGaN基光导开关器件及其制备方法

说明书

本专利公布了一种高阻AlGaN基光导开关器件及其制备方法，高阻AlGaN基光导开关器件包括：衬底、SiO₂层、阳极1、阳极2、阴极1、阴极2，高阻AlGaN基光导开关器件制备方法包括：制作衬底、制作电极2、制作SiO₂层、制作电极1。本发明主要是解决衬底材料生长、电极制作的问题，本发明采用AlGaN衬底，化学气相沉积法形成SiO₂层，电极分为两段，本发明提供一种可靠性高、响应更为迅速、性能更为优越的高阻AlGaN基光导开关器件及其制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体感光器件技术领域，尤其涉及高阻AlGaN基光导开关器件及其制备方法。

背景技术

光导开关是一种利用半导体电阻随外界条件会发生极大变化的特性，而制作成的固体开关。当其受到光照时其电阻会迅速减小，没有光照的黑暗环境中其电阻又极大，且电阻变化的响应时间又极短，是皮秒甚至亚皮秒量级的。

自1972年S.Jayaraman等人发现，光电半导体收到皮秒两极光脉冲作用时，其做出响应的时间也是皮秒量级起，光导开关便收到人们的普遍关注，不断对其进行研究，并取得了一定的研究成果。

1975年，Auston等人使用Si为材料成功制造出第一代的光导开关，并在此后的一端时间内Si单晶半导体占据了光导开关的主要市场地位，但因其电阻率、载流子寿命、热导率等的影响使其出现了不少缺陷；随着人们对光电开关技术研究的不断加深，第二代半导体出现，其以砷化镓为制作材料，其载流子寿命短、迁移率高，解决了第一代半导体中存在的一些问题；随着各领域应用要求的提高，目前光电开关已进入第三代半导体材料SiC器件的新时代。

目前的光导开关由于其构造简单、性能稳定、电磁等难以干扰、故障率低、响应速度快的优点，受到许多领域的青睐，光导开关在军事、脉冲功率、超快瞬态电子学、医疗、通讯等领域有普遍应用。

随着光导开关技术的不断研究与开发，起初光电开关中存在的载流子寿命、迁移率、电阻率的问题均在第三代半导体材料SiC中得到解决，虽然先有的光电开关技术解决了以往的许多问题，具备许多优点，但其仍存以下缺点：(1)SiC材料本身缺陷和设计不合理使得其未达击穿电压，提前被击穿；(2)大尺寸高质量半绝缘衬底材料生长存在问题；(3)制备低比接触电阻率欧姆电极困难；(4)开关结构对性能存在不良影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有光导开关中存在的衬底材料生长、电极制作的问题，提供一种可靠性高、响应更为迅速、性能更为优越的高阻AlGaN基光导开关器件及其制备方法。

本发明所采用的技术方案：一种高阻AlGaN基光导开关器件，包括：衬底、SiO₂层、阳极1、阳极2、阴极1、阴极2，所述阳极1和阳极2共同组成光导开关的电极阳极；所述阴极1和阴极2共同组成光导开关的电极阴极；所述衬底由高阻AlGaN材料制备，位于整个器件底部；所述SiO₂层位于衬底上方；所述阳极1位于SiO₂层上方，与阳极2相连，阳极1对外连接外部线路；所述阳极2介于衬底与SiO₂层之间，与阳极1相连，二者共同组成阳极；所述阴极1位于SiO₂层上方，与阴极2相连，阴极1对外连接外部线路；所述阴极2介于衬底与SiO₂层之间，与阴极1相连，二者共同组成阴极。

本发明的高阻AlGaN基光导开关器件制备方法如下：

制作衬底：衬底所用材料为AlGaN，其制备是在蓝宝石衬底上，通过金属有机化合物化学气相淀积法制成，在1100℃条件下，AlN缓冲层外延出非故意掺杂的Al_0.4Ga_0.6N，然后利用激光剥离或蚀刻将蓝宝石衬底与其分离，再对AlGaN进行抛光，然后在300℃下快速退火3分钟，最终得到制作所需的AlGaN衬底。