一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法和结构技术

本发明专利技术涉及一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法和结构，所述方法包括：制备硅衬底；在所述衬底上依次形成第一厚度的第一Ge层和第二厚度的第二Ge层；在所述第二Ge层上形成N型Sn层；利用激光工艺使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层形成晶化Ge1‑xSnx层；在所述晶化Ge1‑xSnx层表面形成第一电极和第二电极。应用本发明专利技术实施例，能够提高肖特基二极管的电子迁移率，从而提升微波无线能量传输系统的最大转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法和结构
本专利技术属于无线能量传输
，具体涉及一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法和结构。
技术介绍
无线能量传输技术，又称无接触能量传输技术。顾名思义，无线能量传输技术是以非接触的无线方式实现电源与用电设备之间的能量传输。无线能量传输技术可以极大地提高设备供电的可靠性、便携性和安全性，因此具有广阔的应用前景。无线能量传输技术的能量主要依靠电磁波或电磁场，因而微波无线能量传输系统是无线能量传输系统的一种重要形式。转换效率是评价微波无线能量传输系统的关键指标，标志着微波能量转换为直流能量的能力。因此，目前在微波无线能量传输领域，如何提升转换效率是研究的重点和热点。微波无线能量传输系统整流电路内的整流二极管，即整流天线内的肖特基二极管，决定着最高转换效率的大小。研究证实，如果能够提高肖特基二极管的电子迁移率，会使肖特基二极管对高频信号响应更加及时，更适合在高频下工作，有利于提升最大转换效率。因此，如何提高肖特基二极管的电子迁移率，以提升微波无线能量传输系统的最大转换效率，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
因此，为了提高肖特基二极管的电子迁移率，以提升微波无线能量传输系统的最大转换效率，本专利技术提出一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法和结构。具体地，本专利技术一个实施例提出的一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法，包括：制备硅衬底；在所述衬底上依次形成第一厚度的第一Ge层和第二厚度的第二Ge层；在所述第二Ge层上形成N型Sn层；利用激光工艺使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层形成晶化Ge1-xSnx层；在所述晶化Ge1-xSnx层表面形成第一电极和第二电极。在本专利技术的一个实施例中，所述在所述第二Ge层上形成N型Sn层，包括：利用分子束外延方式，在所述第二Ge层上形成Sn层；向所述Sn层注入磷离子，形成N型Sn层。在本专利技术的一个实施例中，所述利用分子束外延方式，在所述第二Ge层上形成Sn层，包括：利用分子束外延方式，在温度为90～100℃及基准压力为3×10-10torr的生长环境下，确定纯度为99.9999％的Sn作为Sn源，在所述第二Ge层上生长厚度为100～150nm的Sn层。在本专利技术的一个实施例中，所述向所述Sn层注入磷离子，形成N型Sn层，包括：在400～500℃温度下，向所述Sn层注入P离子，形成掺杂浓度为1.8×1016～2×1016的N型Sn层，其中，所述P离子的注入时间为200s，注入能量为30keV。在本专利技术的一个实施例中，所述利用激光工艺使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层形成晶化Ge1-xSnx层，包括：利用CVD工艺在所述N型Sn层上淀积厚度为150nm的SiO2层作为保护层；加热所述第一Ge层、所述第二Ge层、所述N型Sn层和所述保护层至700℃；采用连续激光使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层融化并结晶，形成晶化Ge1-xSnx层；利用干法刻蚀工艺刻蚀所述保护层。在本专利技术的一个实施例中，所述采用连续激光使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层融化并结晶，形成晶化Ge1-xSnx层，包括：利用波长为808nm、光斑尺寸为10mm×1mm、功率为1.5kW/cm2及移动速度为25mm/s的连续激光，融化所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层，自然冷却后得到晶化Ge1-xSnx层，其中x>0.08。在本专利技术的一个实施例中，所述在所述晶化Ge1-xSnx层表面形成第一电极和第二电极，包括：在所述晶化Ge1-xSnx层的第一区域注入磷离子形成N型Ge1-xSnx层；在所述N型Ge1-xSnx层表面淀积铝层以形成所述第一电极，并在所述晶化Ge1-xSnx层表面的第二区域淀积钨层以形成所述第二电极。在本专利技术的一个实施例中，所述在所述晶化Ge1-xSnx层的第一区域注入磷离子形成N型Ge1-xSnx层，包括：在所述晶化Ge1-xSnx层的表面涂抹第一光刻胶，并曝光所述晶化Ge1-xSnx层表面所述第一区域的所述第一光刻胶；利用离子注入工艺向所述第一区域注入磷离子，形成N型掺杂浓度为1020cm-3的N型Ge1-xSnx层；去除所述晶化Ge1-xSnx层表面的所述第一光刻胶，并在600℃～1000℃温度的氢气环境中加热所述衬底、所述晶化Ge1-xSnx层和所述N型Ge1-xSnx层。在本专利技术的一个实施例中，所述在所述N型Ge1-xSnx层表面淀积铝层以形成所述第一电极，并在所述晶化Ge1-xSnx层表面的第二区域淀积钨层以形成所述第二电极，包括：利用电子束蒸发方式，在包含所述N型Ge1-xSnx层的所述晶化Ge1-xSnx层表面，淀积厚度为10～20nm的Al层，并利用刻蚀工艺刻蚀所述晶化Ge1-xSnx层表面上，除所述第一区域之外的其它区域的所述Al层，将剩余的所述Al层作为所述第一电极；在所述第一电极和所述晶化Ge1-xSnx层表面上涂抹第二光刻胶，并曝光所述第二区域的所述第二光刻胶；在剩余所述第二光刻胶和所述晶化Ge1-xSnx层上，利用电子束蒸发方式淀积厚度为10～20nm的W层；在包含所述N型Ge1-xSnx层的所述晶化Ge1-xSnx层表面上，剥离除所述第二区域之外的其它区域的所述第二光刻胶及所述第二光刻胶上的所述W层，将剩余所述W层作为所述第二电极。本专利技术的另一个实施例提出了一种用于无线能量传输的肖特基二极管，所述肖特基二极管由上述任一项实施例所述的方法制备形成。本专利技术的有益效果如下：1)本专利技术通过Ge带隙类型转变而形成的弛豫GeSn材料，迁移相对于纯Ge可翻一倍，适用于微波无线能量传输系统内肖特基二极管，可大大提升能量转换效率；2)本专利技术采用的激光再晶化工艺，具有Ge缓冲层位错密度低的优点，可解决Si衬底上高质量GeSn外延层制备的问题；3)本专利技术中直接带隙弛豫GeSn半导体与Si工艺兼容，且步骤简单，具有明显的成本优势；4)本专利技术采用了平面工艺制造方法制造肖特基二极管，更易于集成和工艺控制。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种用于无线能量传输的肖特基二极管的制备方法的一种流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种用于无线能量传输的肖特基二极管的制备方法的另一种流程示意图；图2-1～图2-14为本专利技术实施例提供的一种用于无线能量传输的肖特基二极管的制备工艺示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1所示，图1为本专利技术实施例提供的一种用于无线能量传输的肖特基二极管的制备方法的一种流程示意图。该方法可以包括如下步骤：S101，制备硅(Si)衬底；硅作为一种半导体，由于其稳定性高，常被用作肖特基二极管的衬底。制备硅衬底可以选取任意一种含有Si的材料。而由于电子比空穴迁移率大，为了获得良好的频率特性，在本专利技术实施例中，可以用单晶Si制备衬底。S102，在所述衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法，其特征在于，包括：制备硅衬底；在所述衬底上依次形成第一厚度的第一Ge层和第二厚度的第二Ge层；在所述第二Ge层上形成N型Sn层；利用激光工艺使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层形成晶化Ge1‑xSnx层；在所述晶化Ge1‑xSnx层表面形成第一电极和第二电极。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线能量传输的肖特基二极管制备方法，其特征在于，包括：制备硅衬底；在所述衬底上依次形成第一厚度的第一Ge层和第二厚度的第二Ge层；在所述第二Ge层上形成N型Sn层；利用激光工艺使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层形成晶化Ge1-xSnx层；在所述晶化Ge1-xSnx层表面形成第一电极和第二电极。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第二Ge层上形成N型Sn层，包括：利用分子束外延方式，在所述第二Ge层上形成Sn层；向所述Sn层注入磷离子，形成N型Sn层。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用分子束外延方式，在所述第二Ge层上形成Sn层，包括：利用分子束外延方式，在温度为90～100℃及基准压力为3×10-10torr的生长环境下，确定纯度为99.9999％的Sn作为Sn源，在所述第二Ge层上生长厚度为100～150nm的Sn层。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向所述Sn层注入磷离子，形成N型Sn层，包括：在400～500℃温度下，向所述Sn层注入P离子，形成掺杂浓度为1.8×1016～2×1016的N型Sn层，其中，所述P离子的注入时间为200s，注入能量为30keV。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用激光工艺使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层形成晶化Ge1-xSnx层，包括：利用CVD工艺在所述N型Sn层上淀积厚度为150nm的SiO2层作为保护层；加热所述第一Ge层、所述第二Ge层、所述N型Sn层和所述保护层至700℃；采用连续激光使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层融化并结晶，形成晶化Ge1-xSnx层；利用干法刻蚀工艺刻蚀所述保护层。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用连续激光使所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层融化并结晶，形成晶化Ge1-xSnx层，包括：利用波长为808nm、光斑尺寸为10mm×1mm、功率为1.5kW/cm2及移动速度为25mm/s的连续激光，融化所述第一Ge层、所述第二Ge层和所述N型Sn层，自然冷却后得到晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61