[发明专利]一种基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法

权利要求书

1.一种基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，包括：

S1，分子束外延生长二维电子气半导体异质结；

S2，微纳加工所述二维电子气半导体异质结，得到特征尺寸在10nm～1mm范围内的分立霍尔器件；

S3，集成所述分立霍尔器件，得到线阵或面阵弱磁探测器，实现对弱磁场的空间成像。

2.根据权利要求1所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述S1具体包括控制分子束外延技术生长过程中界面原子排布，得到所述二维电子气半导体异质结。

3.根据权利要求2所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述S1具体包括在分子束外延生长过程中通过改变源炉挡板的开关顺序控制界面的原子排布，减少界面粗糙度散射，得到所述二维电子气半导体异质结。

4.根据权利要求1所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述S2具体包括微纳加工所述二维电子气半导体异质结使之形成霍尔桥形状，沉积欧姆接触的电极，得到纳米级霍尔器件。

5.根据权利要求1所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述S3具体包括集成所述分立霍尔器件，隔离提取不同空间点位上的磁致信号，得到线阵或面阵弱磁探测器，实现对弱磁场的空间成像。

6.根据权利要求1所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述半导体二维电子气的材料包括AlSb/InAs/AlSb，GaSb/InAs，GaAs/(Al，Ga)As。

7.根据权利要求6所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述AlSb/InAs/AlSb半导体二维电子气的制备方法包括：

S101，在第一温度下，在脱氧后的半绝缘GaAs(001)上分子束外延生长GaAs缓冲层；

S102，降低所述第一温度至第二温度，在所述GaAs缓冲层上依次分子束外延AlSb缓冲层、(Al，Ga)Sb缓冲层；

S103，降低所述第二温度至第三温度，在所述(Al，Ga)Sb缓冲层上分子束外延AlSb/InAs/AlSb半导体异质结；

S104，在所述AlSb/InAs/AlSb半导体异质结表面分子束外延一层GaAs薄膜，用于防止其氧化。

8.根据权利要求7所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述GaAs缓冲层的厚度为10nm～10μm，所述AlSb缓冲层的厚度为30～300nm，所述(Al，Ga)Sb缓冲层的厚度为500～2000nm，所述AlSb/InAs/AlSb半导体异质结的厚度为60～200nm，所述GaAs薄膜的厚度为5-30nm。

9.根据权利要求7所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述GaAs缓冲层的生长温度为500～580℃，所述AlSb缓冲层、(Al，Ga)Sb缓冲层的生长温度为500～560℃，所述AlSb/InAs/AlSb半导体异质结的生长温度为400～500℃，所述GaAs薄膜的生长温度为400～500℃。

10.根据权利要求6所述的基于半导体二维电子气进行弱磁场空间成像的方法，其特征在于，所述AlSb/InAs/AlSb半导体二维电子气的制备方法还包括：

S201，微纳加工所述AlSb/InAs/AlSb半导体异质结，得到微区霍尔结的台面；在所述台面上蒸镀金电极，并使所述金电极与所述AlSb/InAs/AlSb半导体异质结形成欧姆接触。