一种自旋极化耦合的GaN MOSFET及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自旋极化耦合的GaN MOSFET及制备方法，属于铁磁材料领域及三代半导体微波毫米波器件领域。该结构包括GaN MOSFET完整外延结构以及在GaN MOSFET完整外延结构上制备的源漏金属、源漏保护SiN介质、一次栅金属磁化膜及二次栅金属。本发明专利技术通过在GaN MOSFET完整外延结构的势垒层表面制备磁化膜形成一次栅金属磁化膜，再通过制备二次栅金属形成完整栅极。本发明专利技术可通过栅极的磁性大小及磁化方向来调制沟道内的二维电子气的电子自旋方向；同时可调控沟道内的二维电子气浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种自旋极化耦合的GaNMOSFET及其制备方法
本专利技术涉及一种自旋极化耦合的GaNMOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管：Metal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)及其制备方法，属于铁磁材料领域及三代半导体微波毫米波器件领域。
技术介绍
三代半导体GaN器件，具有更大的禁带宽度和更高的工作电压，其在微波毫米波芯片领域具有广阔的应用前景。一般的AlGaN/GaN结构的MOSFET器件采用MOCVD(金属有机物化学气相沉积)、MBE(分子束外延)等方法实现外延生长。由于AlGaN/GaN界面的逆压电效应，使得在GaN沟道存在二维电子气，故器件的栅极形成的产生场效应特性势垒，会对沟道二维电子气具有控制作用，即电压控制电流器件。由于栅极电压对沟道电流的调制作用，使得MOSFET器件广泛的用于射频开关、功率放大器等有源器件中。传统的金属氧化物半导体场效应晶体管的调制模式由电压控制电流器件，即栅极电压的改变可控制沟道电流的大小。对沟道中的电子自旋并未控制。垂直磁化膜可以使磁性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自旋极化耦合的GaN MOSFET，其特征在于，包括GaN MOSFET完整外延结构(108)以及在GaN MOSFET完整外延结构(108)上制备的源漏金属(201)、源漏保护SiN介质(202)、一次栅金属磁化膜(603)及二次栅金属(602)；所述的GaN MOSFET完整外延结构(108)包括衬底(101)、成核层及高阻缓冲层(102)、沟道层(103)、势垒层(104)；所述的一次栅金属磁化膜(603)与二次栅金属(602)自下而上共同构成器件的栅极。/n

【技术特征摘要】
1.一种自旋极化耦合的GaNMOSFET，其特征在于，包括GaNMOSFET完整外延结构(108)以及在GaNMOSFET完整外延结构(108)上制备的源漏金属(201)、源漏保护SiN介质(202)、一次栅金属磁化膜(603)及二次栅金属(602)；所述的GaNMOSFET完整外延结构(108)包括衬底(101)、成核层及高阻缓冲层(102)、沟道层(103)、势垒层(104)；所述的一次栅金属磁化膜(603)与二次栅金属(602)自下而上共同构成器件的栅极。


2.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaNMOSFET，其特征在于，所述衬底(101)为Si单晶、高纯半绝缘SiC、GaN单晶、金刚石衬底中的任一种。


3.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaNMOSFET，其特征在于，所述成核层及高阻缓冲层(102)为掺铁GaN、掺矾GaN、AlN材料中的一种或多种组成。


4.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaNMOSFET，其特征在于，所述沟道层(103)为GaN、InGaN材料中的一种。


5.根根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaNMOSFET，其特征在于，所述势垒层(104)为AlGaN、AlInN、AlN、AlInGaN中的任一种。


6.根据权利要求1所述的一种自旋极化耦合的GaNMOSFET，其特征在于，所述一次栅金属磁化膜(603)为垂直磁化膜或面内磁化膜，分别具有垂直磁化特性或面内磁化特性，其自发磁化方向分别垂直于膜面或平行于膜面。

【专利技术属性】
技术研发人员：吴少兵，陈韬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32