[发明专利]一种氧化水平异质p-n结结构器件及其制备方法

权利要求书

1.一种氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，包括：

衬底；

位于所述衬底上的n型材料层；

嵌入所述n型材料层内部的p型材料层；所述p型材料层为所述n型材料层热氧化形成，所述n型材料层和所述p型材料层在水平方向上交替排布，所述n型材料与所述p型材料之间形成异质p-n结，

位于所述n型材料层与p型材料层上表面上的金属电极；

其中，所述的p型材料层载流子浓度为1×10¹¹~1×10¹⁹/cm³。

2.如权利要求1所述的氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，所述n型材料层为n型氮化镓、n型氮化铟、n型氮化铝、n型氮化镓铝或n型氮化镓铟。

3.如权利要求1或2所述的氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，所述p型材料层为p型氧化镓、p型氧化铟、p型氧化铝、p型氧化镓铝或p型氧化镓铟。

4.如权利要求1所述的氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、金刚石衬底、氮化铝衬底、氮化镓同质衬底，氮化硼衬底、石墨烯衬底或铜镍柔性衬底。

5.如权利要求1所述的氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，所述金属电极的厚度为10~200nm；电极材料为金、银、铝、钛、铬、镍、铂及其合金任一种。

6.如权利要求2所述的氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，所述n型材料层的厚度为100 nm ~ 5000 nm。

7.如权利要求3所述的氧化水平异质p-n结结构器件，其特征在于，所述氧化水平异质p-n结结构器件用于制作自供电探测器、晶体二极管、晶体三极管或异质结场效应管。

8.一种如权利要求1所述的氧化水平异质p-n结结构器件的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一，在衬底上生长一层n型材料层；

步骤二，在所述n型材料层上，覆盖有图案的掩膜物；

步骤三，通过热氧化的方法，在所述n型材料层上未覆盖所述掩膜物的区域，由上表面往下表面方向扩散生长载流子浓度为1×10¹¹~1×10¹⁹/cm³的p型材料层，使p型材料层嵌入n型材料层，形成水平方向上交替排布的n型材料层和p型材料层；

步骤四，刻蚀去除所述掩膜物，使所述n型材料层与所述p型材料层的上表面露出；

步骤五，分别在露出的n型材料层和p型材料层的上表面沉积金属电极。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述n型材料层包括n型氮化镓、n型氮化铟、n型氮化铝、n型氮化镓铝或n型氮化镓铟。

10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，所述掩膜物为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铪、氮化硅中的任一种。

11.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述p型材料层包括p型氧化镓、p型氧化铟、p型氧化镓铝或p型氧化镓铟。

12.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述掩膜物的沉积方式为电镀、物理气相沉积、溅射、热蒸发、旋涂或原子层沉积。

13.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述掩膜物刻蚀方式为等离子体刻蚀或反应性等离子体刻。

14.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述电极采用热蒸发、电子束蒸镀或磁控溅射沉积。

15.如权利要求14所述的制备方法，其特征在于，选用低功函数金属及其合金作为与所述n型材料层直接接触的金属；选用高功函数金属及其合金作为与所述p型材料层直接接触的金属。