The invention discloses a graphene-assisted GaN rectifier and a preparation method thereof. The preparation method includes transferring graphene on the epitaxy sheet of primary electrode, photolithographic development on the epitaxy sheet of transferred graphene, evaporating metal layer on the epitaxy sheet after photolithographic development, gluing on the epitaxy sheet of evaporated metal layer, removing excess graphene on the epitaxy sheet after de-gluing, and evaporating Schottky electrodes on the epitaxy sheet of transferred graphene. Special metals deposit graphical passivation layer on epitaxial sheets of evaporated Schottky metals and top metal layer on graphical passivation layer. The obtained graphene-assisted GaN rectifier can reduce the high frequency thermal breakdown frequency of GaN rectifier and effectively enhance the current expansion ability of GaN rectifier electrode. The graphene introduction method can be widely used in the preparation of GaN rectifier structures or III nitride power devices based on AlGaN/GaN heterojunctions.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯辅助GaN整流器及其制备方法
本专利技术涉及III族氮化物功率器件领域,具体涉及一种石墨烯辅助GaN整流器及其制备方法。
技术介绍
整流器作为一种高速开关转换电子元器件在交通出行、无线充电、电化学工业与未来的卫星传能系统等需要进行交-直流转换的民用或军用电源系统中均有着广泛且不可替代的应用。几乎所有包含用电器的市场生态系统电力来源都转换自交流电,在实际应用中,电力系统传输的交流电输入首先被整流器电路转换为直流电,然后被升压至一个与稳定电平,下游直流-直流转换器将电压转换为一个隔离式标准电压。因此整流器在交-直流转换过程中的能量转换效率便成为关乎电力系统用电效率提升不可忽视的一环。传统整流器元器件应用主要为SiMOSFET。在SiMOSFET技术兴起和发展的过去近三十年时间里,电力转换效率得到大规模提升。自2007年生效以来,EnergyStar(能源之星)80PLUS效率评价技术规范将针对交-直流整流器效率重要等级从黄金级不断升高到白金级再到钛金级。市场需求的不断扩大给整流器元器件市场带来了巨大的机遇与挑战。然而,由于硅材料本身材料特性限制及与等级相关的设计挑战来临,电力转换效率提升速度趋于平缓,逐渐难以满足日益上升的电力系统容量与市场强大需求。此外,以Si作为材料基底的MOSFET器件在工作速度方面受器件运行机理限制严重,器件最高开关速度只能达到~MHz工作频率,严重限制了整流元器件在中、高频领域的拓展应用。与此同时,在Si的理论极限不断逼近的今天,以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物体系以其特有的材料优越性而受到广泛的关注,被称为制备高频 ...
【技术保护点】
1.一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,包括外延片(1),分别设置在外延片(1)上表面两侧且不互联的初级肖特基电极(2)和初级欧姆电极(3),设置在初级肖特基电极(2)和初级欧姆电极(3)上方的石墨烯层(4),设置在石墨烯层(4)上的金属层(5),设置在肖特基电极部分金属层(5)上的肖特基金属层(6),设置在欧姆电极石墨烯层上金属层同肖特基电极部分肖特基金属层上方的图形化钝化层(7),设置在图形钝化层(7)开口处即肖特基电极部分肖特基金属层(6)与欧姆电极部分金属层(5)上方的顶电极层(8);所述肖特基金属层(6)将初级肖特基电极(2)、初级肖特基电极上方的石墨烯层(4)和金属层(5)裸露在空气处所有区域包裹在内。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,包括外延片(1),分别设置在外延片(1)上表面两侧且不互联的初级肖特基电极(2)和初级欧姆电极(3),设置在初级肖特基电极(2)和初级欧姆电极(3)上方的石墨烯层(4),设置在石墨烯层(4)上的金属层(5),设置在肖特基电极部分金属层(5)上的肖特基金属层(6),设置在欧姆电极石墨烯层上金属层同肖特基电极部分肖特基金属层上方的图形化钝化层(7),设置在图形钝化层(7)开口处即肖特基电极部分肖特基金属层(6)与欧姆电极部分金属层(5)上方的顶电极层(8);所述肖特基金属层(6)将初级肖特基电极(2)、初级肖特基电极上方的石墨烯层(4)和金属层(5)裸露在空气处所有区域包裹在内。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,所述初级肖特基电极(2)和初级欧姆电极(3)的厚度为50~200nm。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,所述初级肖特基电极(2)和初级欧姆电极(3)的顶端接触层厚度为20~100nm,材料为导电性良好、适用于电极顶层制作的惰性良金属。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,所述石墨烯层(4)的材料为单晶石墨烯或多晶石墨烯;其中石墨烯材料层数为1~20原子层。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,所述金属层(5)为导电性良好、适用于电极顶层制作的惰性良金属,厚度为20~150nm。6.根据权利要求1所述的一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,所述图形化钝化层(7)的材料为SiNx、SiO2或者Al2O3,其中x为3-5;所述图形化钝化层的厚度为150-500nm。7.根据权利要求1所述的一种石墨烯辅助GaN整流器,其特征在于,所述顶电极层(8)的材料为导电性良好、适用于电极顶层制作的...
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