一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管及整流电路制造技术

本发明专利技术公开了一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管及整流电路，应用于2.45GHz弱能量密度收集，二极管包括：Si衬底(001)；第一Ge层(002)，设置于Si衬底(001)的上表面；第二Ge层(003)，设置于第一Ge层(002)的上表面；n

【技术实现步骤摘要】
一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管及整流电路


[0001]本专利技术属于半导体领域，具体涉及一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管及整流电路。

技术介绍

[0002]我国环境射频能量分布评估表明，环境中存在大量2.45GHz(2.38GHz～2.45GHz)的射频信号源，这些射频信号源可能来自于Wi
‑
Fi路由器、笔记本电脑和平板电脑等无线终端，但这些射频信号源的功率密度小于
‑
20dbm，属于弱能量密度范畴。若能将这部分能量利用起来，并实现非接触无线供电，将突破传输线的限制，为大量低功耗设备在无需电池供电情况下运行提供一种良好的解决方案，极具应用潜力。
[0003]微波无线能量收集系统可以通过微波接收天线捕获环境中的射频信号，系统中的整流电路利用核心元件肖特基二极管(SBD)对射频信号进行能量整流，并将直流能量供应给接收负载，是实现上述应用的理想系统。经研究发现，针对2.45GHz弱能量密度，如何提高整流效率是实现能量收集的关键技术。而业内已知的是，肖特基二极管作为整流电路中的核心器件，其性能直接决定了微波无线能量收集系统整流效率的上限。
[0004]目前，针对2.45GHz弱能量密度，基于安捷伦公司HSMS
‑
2850Ge半导体肖特基二极管(SBD)的整流效率最高，但其在
‑
20dBm的功率密度条件下，整流效率仍不足10％。在如此低的整流效率下，根本无法实现2.45GHz弱能量密度收集的商业应用。

技术实现思路
r/>[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管及整流电路。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提出一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管，应用于2.45GHz弱能量密度收集，包括：
[0007]Si衬底(001)；
[0008]第一Ge层(002)，设置于所述Si衬底(001)的上表面；
[0009]第二Ge层(003)，设置于所述第一Ge层(002)的上表面；
[0010]n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)，设置于所述第二Ge层(003)的上表面；
[0011]n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)，设置于所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)上表面的第一区域内；其中，x为3.125；所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)和所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)为[100]晶向的GePb材料；
[0012]Ti电极(006)，设置于所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)的上表面；
[0013]Al电极(007)，设置于所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)上表面的第二区域内。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，
[0015]所述第一Ge层(002)的制备温度为275℃～325℃，厚度为100
‑
200nm；
[0016]所述第二Ge层(003)的制备温度为500℃～600℃，厚度为300
‑
400nm。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，
[0018]所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)是由第一GePb层经P离子注入得到的，所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)的P离子的掺杂浓度为1
×
10
19
cm
‑3，其中，所述第一GePb层设置于所述第二Ge层(003)上表面。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，
[0020]所述第一GePb层厚度为500
‑
700nm，制备靶源为Pb和Ge。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，
[0022]所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)是由第二GePb层经P离子注入得到的，所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)的P离子的掺杂浓度为3
×
10
17
cm
‑3，其中，所述第二GePb层设置于所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)上表面。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，
[0024]所述第二GePb层厚度为700
‑
800nm，制备靶源为Pb和Ge。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)和所述Ti电极(006)之间还包括：<100>晶向的Ge帽层(008)。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，
[0027]所述Ge帽层(008)的厚度为10nm。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，
[0029]所述Ti电极(006)和所述Al电极(007)的厚度为20nm。
[0030]第二方面，本专利技术实施例提出一种整流电路，包括上述任一项所述的弱能量收集用复合半导体肖特基二极管。
[0031]相比于现有技术，本专利技术实施例中，通过在SBD半导体除金半接触区外的主体区域，采用Pb合金化致晶向消除技术，相比于纯Ge半导体，得到的GePb合金半导体的电子迁移率得到极大提升，因此能够降低串联电阻，提高整流效率；并且，采用金属钛(Ti)制备肖特基接触区域的电极，使用[100]晶向的Pb比例为3.125％的GePb材料，整体上能够增大SBD的零偏电流响应度，提高弱能量密度下SBD的整流效率。因此，本专利技术实施例提供的肖特基二极管在应用于2.45GHz弱能量密度收集系统的整流电路时，能够确保整个系统的整流效率得到有效提升，实现弱能量密度环境下的能量收集应用。
[0032]另外，阴极设置于在n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层，能够避免n
+
Ge1‑
x
Pb
x
与Si衬底之间界面差致器件性能退化的问题。且该肖特基二极管在Si衬底上制备实现，具有器件工艺成本低的优势。
[0033]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱能量收集用复合半导体肖特基二极管，其特征在于，应用于2.45GHz弱能量密度收集，包括：Si衬底(001)；第一Ge层(002)，设置于所述Si衬底(001)的上表面；第二Ge层(003)，设置于所述第一Ge层(002)的上表面；n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)，设置于所述第二Ge层(003)的上表面；n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)，设置于所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)上表面的第一区域内；其中，x为3.125；所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)和所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)为[100]晶向的GePb材料；Ti电极(006)，设置于所述n
‑
Ge1‑
x
Pb
x
层(005)的上表面；Al电极(007)，设置于所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)上表面的第二区域内。2.根据权利要求1所述的弱能量收集用复合半导体肖特基二极管，其特征在于：所述第一Ge层(002)的制备温度为275℃～325℃，厚度为100
‑
200nm；所述第二Ge层(003)的制备温度为500℃～600℃，厚度为300
‑
400nm。3.根据权利要求1所述的弱能量收集用复合半导体肖特基二极管，其特征在于：所述n
+
Ge1‑
x
Pb
x
层(004)是由第一GePb层经P离子注入得到的，所述n
+
Ge1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：左瑜，
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：