[发明专利]倍频单片、GaN太赫兹二极管及其制备方法

权利要求书

1.GaN太赫兹二极管，其特征在于，包括：

外延GaN层，所述外延GaN层的N面上外延生长有氮化铝中间层；

金刚石衬底层，外延生长于所述氮化铝中间层上；

高掺杂N型GaN层，外延生长于所述外延GaN层的Ga面上，所述高掺杂N型GaN层的边缘与所述外延GaN层形成第一台阶结构，所述第一台阶结构的外延GaN层台面为有源区台面；

低掺杂N型GaN层，外延生长于所述高掺杂N型GaN层上，所述低掺杂N型GaN层的边缘与所述高掺杂N型GaN层形成第二台阶结构，所述第二台阶结构的高掺杂N型GaN层台面为欧姆接触台面；

欧姆接触电极，设于所述欧姆接触台面上，并与所述有源区台面电连接；

肖特基接触电极，设于所述低掺杂N型GaN层上，并与所述有源区台面电连接。

2.如权利要求1所述的GaN太赫兹二极管，其特征在于，所述外延GaN层厚度为2.5～3.5μm；所述氮化铝中间层厚度为45～55nm；所述金刚石衬底层厚度为30～150μm。

3.如权利要求1所述的GaN太赫兹二极管，其特征在于，所述高掺杂N型GaN层的厚度为2～4μm，掺杂浓度量级为10¹⁸/cm³～5×10¹⁹/cm³；所述低掺杂N型GaN层的厚度为100～400nm，掺杂浓度量级为10¹⁶/cm³～10¹⁸/cm³。

4.倍频单片，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的GaN太赫兹二极管，其中，所述金刚石衬底层上设有倍频微带电路结构。

5.GaN太赫兹二极管的制备方法，用于制备如权利要求1-3任一项所述的GaN太赫兹二极管，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101，在衬底材料上外延生长N面GaN，获得外延GaN层，并在所述外延GaN层的N面上外延生长氮化铝中间层；

步骤S102，在所述氮化铝中间层上外延生长金刚石薄膜，获得金刚石衬底层；

步骤S103，将所述衬底材料进行机械减薄、化学机械抛光研磨、等离子刻蚀，完整露出所述外延GaN层的Ga面；

步骤S104，在所述外延GaN层的Ga面上依次外延生长高掺杂N型GaN层、低掺杂N型GaN层；

步骤S105，在所述低掺杂N型GaN层上进行刻蚀，露出所述高掺杂N型GaN层的边缘，并在露出的所述高掺杂N型GaN层上进行刻蚀，露出所述外延GaN层的Ga面边缘，获得有源区台面；

步骤S106，再次在所述低掺杂N型GaN层上进行刻蚀，并露出所述高掺杂N型GaN层，获得欧姆接触台面；

步骤S107，在所述欧姆接触台面上依次进行光刻、蒸发、剥离、高温退火，形成欧姆接触；

步骤S108，在所述低掺杂N型GaN层上蒸发Ti/Au或Ni/Au，形成肖特基接触，获得GaN太赫兹二极管。

6.如权利要求5所述的GaN太赫兹二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述衬底材料为C面SiC或蓝宝石，厚度为300～500μm；所述外延GaN层的厚度为2.5～3.5μm，所述氮化铝中间层的厚度为45～55nm。

7.如权利要求5所述的GaN太赫兹二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤S102包括：

采用电弧法或CVD法在所述氮化铝中间层上生长所述金刚石薄膜；

对所述金刚石薄膜进行抛光处理，获得所述金刚石衬底层。

8.如权利要求7所述的GaN太赫兹二极管的制备方法，其特征在于，其特征在于，所述金刚石衬底层的厚度为30～150μm；所述金刚石衬底层的表面粗糙度小于0.2μm。