[发明专利]石墨烯器件与GaN器件异质集成结构及制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯器件与GaN器件异质集成结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供外延叠层，所述外延叠层包括自下而上堆叠设置的GaN沟道层及AlGaN势垒层；

于所述外延叠层上形成第一Al₂O₃层；

采用光刻法定义GaN器件区，并去除位于所述GaN器件区中的所述第一Al₂O₃层，显露所述外延叠层；

采用薄膜转移技术，形成石墨烯层，所述石墨烯层包括覆盖所述第一Al₂O₃层的第一石墨烯层及覆盖所述外延叠层的第二石墨烯层；

形成第二Al₂O₃层，所述第二Al₂O₃层覆盖所述石墨烯层及显露的所述第一Al₂O₃层的侧壁；

采用光刻法，分别定义所述GaN器件与所述石墨烯器件的源区及漏区，并去除所述源区及漏区所对应的所述第二Al₂O₃层，形成分别对应于所述GaN器件与所述石墨烯器件的源极及漏极，且所述源极及漏极均与对应的所述石墨烯层相接触；

采用光刻法，分别定义所述GaN器件与所述石墨烯器件的栅区，形成分别对应于所述GaN器件与所述石墨烯器件的栅极，且所述栅极位于所述第二Al₂O₃层上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：形成的所述第一Al₂O₃层的厚度为50nm～1μm；所述GaN器件与所述石墨烯器件在水平方向上通过所述第一Al₂O₃层隔离。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第二Al₂O₃层的厚度为10nm～100nm；所述GaN器件与所述石墨烯器件在垂直方向上通过所述第二Al₂O₃层隔离。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一石墨烯层包括1～10层原子层；所述第二石墨烯层包括1～10层原子层。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在同一步骤中形成对应于所述GaN器件与所述石墨烯器件的源极及漏极；在同一步骤中形成对应于所述GaN器件与所述石墨烯器件的栅极。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述第一Al₂O₃层的步骤包括：

先通入臭氧进行表面清洁，且形成Ga-O薄膜氧化物；

通入Al气源，并持续通入臭氧，以制备所述第一Al₂O₃层。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述第二Al₂O₃层的步骤包括：

先通入臭氧进行预处理，以钝化所述石墨烯层表面的缺陷；

再通入Al气源，并持续通入臭氧，以制备所述第二Al₂O₃层。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：去除位于所述GaN器件区中的所述第一Al₂O₃层的方法包括BOE湿法刻蚀。