[发明专利]一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管，其特征在于，包括4H-SiC基底(1)，所述4H-SiC基底(1)的硅面上设置第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)，第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)之间设置有间隙；第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)为随机分布Ag纳米颗粒形成，其为通过循环伏安退火法对制备4H-SiC基底(1)的硅面上的Ag薄膜层进行作用制备得到；

所述4H-SiC基底(1)的碳面上设置有氧化铝层(2)，所述氧化铝层(2)上设置有栅极Ag层(5)；

所述第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)分别作为源极和漏极，所述栅极Ag层(5)作为栅极。

2.根据权利要求1所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管，其特征在于，所述第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)中，Ag纳米颗粒直径为170nm±20nm，颗粒高度为100nm±20nm，颗粒与颗粒之间的间隙宽度250nm±20nm。

3.根据权利要求1所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管，其特征在于，所述第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)为方形，边长为230μm±50μm。

4.根据权利要求1所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管，其特征在于，所述第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)之间设置的间隙宽度为：30μm±10μm。

5.根据权利要求1所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管，其特征在于，所述4H-SiC基底(1)的厚度为100～1000μm，氧化铝层(2)的厚度为0.6nm±0.12nm，栅极Ag层(5)的厚度为100nm±20nm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过原子力显微镜对碳化硅基底进行碳面与硅面的标定，并对碳化硅基底进行清洗和烘干；

S2、利用原子层沉积技术在4H-SiC基底的碳面面沉积氧化铝层(2)；

S3、在4H-SiC基底的硅面设置掩膜版，利用磁控溅射技术在4H-SiC基底的硅面沉积用于制备第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)的Ag薄膜层；

S4、利用磁控溅射技术在氧化铝层(2)一侧制备栅极Ag层；

S5、利用循环伏安退火法，将步骤S3制备好的Ag薄膜层转变为用作源、漏电极的第一Ag纳米颗粒电极(3)和第二Ag纳米颗粒电极(4)。

7.根据权利要求6所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的具体方法为：

S501、在所述Ag薄膜层中选用两个相邻方形Ag薄膜作为作为源极和漏极，采用共源极接法，分别将源极、漏极和栅极与电源连接；

S502、向源极供电-15V偏压，向栅极供给从-200V至200V变化的电压，电压增幅为2V，每个偏压稳定2s时间，电压循环扫描多次至漏电流I_D激增时，停止扫描，实现了对Ag薄膜退火的效果，形成了用作源电极与漏电极的Ag纳米颗粒层。

8.根据权利要求7所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤S501中，源极与第一电源的高电平端连接，栅极与第二电源的高电平端连接，漏极与第一电源的低电平端连接，第一电源和第二电源的低电平端共地连接。

9.根据权利要求6所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中采用的掩膜版为铜网掩膜版，铜网掩膜版的几何参数为方形网格边长为230μm±50μm，肋宽30±10μm，厚度20-30μm；溅射的Ag薄膜层的厚度为15nm±5nm。

10.根据权利要求6所述的一种极高增益4H-SiC基宽谱光电晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的具体方法为：

S201、打开原子层沉积系统循环水制冷，充气打开舱门，将三甲基铝和水蒸气原料瓶与手动阀门紧密安装，关闭舱门，通过电脑设置沉积室温度为150℃，待温度稳定后，设置载气流量为30sccm，设置各原料的通入种类、时间、流量、反应时间以及清理时间，控制沉积速度为0.06nm每循环；设置等待时间为1分钟，开始预沉积40循环；

S202、预沉积结束后，充气打开舱门，将加载了4H-SiC基底碳面朝上载在原子层沉积室，设置合适的循环次数，开始正式沉积；

S203、达到沉积膜厚要求时，沉积自动完成，等待沉积室温度降至室温时，充气取出样品。