[发明专利]一种核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，包括衬底和负载于所述衬底表面的GaN纳米线，所述GaN纳米线的形状为六棱柱形，沿所述GaN纳米线的长度方向，所述GaN纳米线的外侧周围依次包裹有AlN层和AlGaN层，所述GaN纳米线、AlN层和AlGaN层形成核壳结构的AlGaN/GaN异质结纳米线；所述核壳结构的AlGaN/GaN异质结纳米线的各个侧面均产生二维电子气；

还包括分别设置于所述AlGaN/GaN异质结纳米线两端的源电极和漏电极；

还包括设置于所述源电极和漏电极之间的栅电极；

还包括设置于所述栅电极里侧的栅介质层，所述栅介质层与AlGaN/GaN异质结纳米线接触；

所述源电极、漏电极和栅电极的形式均为包裹式，所述源电极、漏电极和栅电极均形成闭合式环，包裹在AlGaN/GaN异质结纳米线上。

2.根据权利要求1所述的核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，其特征在于，所述GaN纳米线的顶部六边形的边长为0.5～10μm，所述GaN纳米线的高度为130～180μm。

3.根据权利要求1所述的核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，其特征在于，所述AlN层的厚度为1～3nm。

4.根据权利要求1所述的核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，其特征在于，所述AlGaN层中Al与金属元素的总原子个数比为(0.1～0.3)：1；所述AlGaN层的厚度为10～30nm。

5.根据权利要求1所述的核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，其特征在于，所述源电极和漏电极的材质独立为层叠设置的Ti/Al/Ni/Au或层叠设置的Ti/Al/Ti/Au；所述源电极和漏电极的间距为50～80μm。

6.根据权利要求1所述的核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，其特征在于，所述栅介质层的材质为HfO₂或Al₂O₃，所述栅介质层的厚度为100～200nm。

7.根据权利要求1所述的核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管，其特征在于，所述栅电极的材质为层叠的Ni/Au，所述层叠的Ni/Au中，Ni层的厚度为20～40nm，Au层的厚度为150～450nm。

8.权利要求1～7任一项所述核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用金属有机物化学气相沉积法，在蓝宝石衬底上生长Si₃N₄籽晶层；

在所述Si₃N₄籽晶层上垂直生长GaN纳米线；

在所述GaN纳米线的外侧周围依次外延生长AlN层和AlGaN层，超声处理后，去除蓝宝石衬底，得到含核壳结构的AlGaN/GaN异质结纳米线的溶液；

将所述含核壳结构的AlGaN/GaN异质结纳米线的溶液涂覆于衬底上，干燥后，在所得核壳结构的AlGaN/GaN异质结纳米线的一端制备源电极，在所述核壳结构的AlGaN/GaN异质结纳米线的另一端制备漏电极，形成包裹式源电极和包裹式漏电极；

在所述源电极和漏电极电极之间制备栅介质层，在所述栅介质层上制备栅电极，形成包裹式栅电极，退火后，得到核壳结构AlGaN/GaN异质结纳米线基晶体管。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备源电极或漏电极的方法独立为磁控溅射法或者电子束蒸发法。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备栅介质层和栅电极的方法为磁控溅射法。