[发明专利]一种二维AlN/GaN HEMT射频器件及其制备方法

权利要求书

1.一种二维AlN/GaN HEMT射频器件，其特征在于，包括衬底、GaN沟道层、二维AlN势垒层、SiN_X钝化层、漏金属电极、源金属电极和栅金属电极，其中：

所述衬底、GaN沟道层和二维AlN势垒层由下至上依次层叠；

所述SiN_X钝化层覆盖在除源金属电极、漏金属电极及栅金属电极区域外的二维AlN势垒层上表面区域；

所述漏金属电极和源金属电极分别位于二维AlN势垒层上未被SiN_X钝化层覆盖的两侧区域，漏金属电极和源金属电极与二维AlN势垒层之间形成欧姆接触；

所述栅金属电极位于二维AlN势垒层的中间区域，栅金属电极与二维AlN势垒层之间形成肖特基接触；

所述二维AIN势垒层的厚度为3～5nm。

2.根据权利要求1所述的一种二维AlN/GaN HEMT射频器件，其特征在于，所述栅金属电极为T型栅，栅长为50～200nm；

所述GaN沟道层的厚度为1～5μm；

所述SiN_X钝化层的厚度为50～100nm；

所述漏金属电极和源金属电极由Ti、Al、Ni和Au四层金属组成；

所述栅金属电极由Ni和Au两层金属组成。

3.一种如权利要求1-2任一项所述的二维AlN/GaN HEMT射频器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1在衬底上外延生长GaN沟道层；

S2将石墨烯层转移至S1的外延层实现范德华力结合；

S3将S2获得外延片进行退火处理，获得原子级平整的表面；

S4将S3获得的外延片转移至MOCVD生长室内进行钝化处理及生长二维AlN势垒层；

S5将S4获得的外延片放进去离子水中超声去除二维AlN势垒层上的石墨烯；

S6在二维AIN势垒层上生长SiN_X钝化层；

S7在SiN_X钝化层上依次刻蚀源、漏金属电极及栅金属电极。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S1中外延生长GaN沟道层采用金属邮寄化学气相沉积进行生长制备，生长温度为850-950℃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，石墨烯转移，具体为：将石墨烯层释放到水中，利用除泡膜去除石墨烯表面的气泡，将除完气泡的石墨烯膜层转移至S1的外延层上。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S4中钝化处理，具体是在MOCVD生长室内通入H₂，加热衬底温度至900～1000℃，打开石墨烯层并钝化衬底表面，其中H₂流量保持为80～100sccm，通入H₂的时间为5～10min。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述生长二维AlN势垒层，具体为：在衬底温度为900～1000℃下，通入三甲基铝与NH₃在衬底表面作用，使Al、N原子进入石墨烯层与外延层之间并反应形成AlN，保持TMAl流量为200～300sccm，NH₃流量为10～30sccm，通入三甲基铝、NH₃的时间均为40～60s。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述SiN_X钝化层采用等离子增强化学气相沉积生长制备，生长温度为230～320℃。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，退火温度为950～1050℃，退火时间为0.5～1h。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S5中，超声功率为100W，超声时间为10-20min。