[发明专利]一种用于铁电栅GaN基增强型HEMT器件的异质结构及其制备方法

权利要求书

1.一种用于铁电栅GaN基增强型HEMT器件的异质结构，其特征在于，所述异质结构包括：AlGaN/GaN/Si异质结半导体衬底，以及依次生长在所述AlGaN/GaN/Si异质结半导体衬底中AlGaN层表面的MgO外延薄膜界面层和BaTiO₃铁电薄膜栅介质。

2.根据权利要求1所述的异质结构，其特征在于，所述MgO外延薄膜界面层的厚度为1～3 nm，且沿 [111] 方向外延生长。

3.根据权利要求1或2所述的异质结构，其特征在于，所述BaTiO₃铁电薄膜栅介质的厚度为50～250 nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的异质结构，其特征在于，所述AlGaN/GaN/Si异质结半导体衬底为(0002) AlGaN层/GaN层/Si外延片。

5.根据权利要求4所述的异质结构，其特征在于，所述AlGaN层的化学组成为Al_xGa_1-xN，x为0.20～0.30，厚度为10 nm～20 nm；所述GaN层的厚度为1μm～2μm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述用于铁电栅GaN基增强型HEMT器件的异质结构的制备方法，其特征在于，包括：

（1）以MgO单晶块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术在AlGaN/GaN/Si异质结半导体衬底的AlGaN层表面生长所述MgO外延薄膜界面层；

（2）以BaTiO₃陶瓷块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术在MgO外延薄膜界面层表面生长BaTiO₃铁电薄膜栅介质，得到所述用于铁电栅GaN基增强型HEMT器件的异质结构。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述脉冲激光沉积技术的参数包括：腔体真空度抽至≤2×10^-4 Pa；沉积温度为：630～680 ℃；沉积氧压≤2×10^-4Pa；激光能量密度为：3～5 J/cm²；沉积速率为0.1～0.2 nm/分钟。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述脉冲激光沉积技术的参数包括：沉积温度为：680～750 ℃；沉积氧压为：0.5～5 Pa；激光能量密度为：1～3J/cm²；沉积速率为0.5～1 nm/分钟。