一种脉冲二极管、其制备方法以及产生电脉冲的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种脉冲二极管，还涉及上述脉冲二极管的制备方法，还涉及上述脉冲二极管产生电脉冲的方法。
【背景技术】
[0002]全固态高重频高压纳秒脉冲源器件是脉冲功率技术重要的研究方向。光电导开关具有全固态、无晃动，兼顾功率与速度，是目前单个器件产生亚纳秒脉冲电压最高的器件。然而光电导开关需要高功率脉冲激光器触发，极大的增大了应用成本和系统体积，限制了其在小系统中的应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种脉冲二极管，解决了现有技术中存在的光电导开关需要光照才能产生电脉冲的问题。
[0004]本发明的第二个目的是提供上述脉冲二极管的制备方法。
[0005]本发明的第三个目的是提供上述脉冲二极管产生电脉冲的方法。
[0006]本发明所采用的第一种技术方案是，一种脉冲二极管，包括半导体基片，半导体基片的两个表面分别设置有顶部电极和底层电极，顶部电极为脉冲二极管的阳极，底层电极为脉冲二极管的阴极。
[0007]本发明第一种技术方案的特点还在于:
[0008]半导体基片采用半绝缘GaAs材料或半绝缘GaN材料或半绝缘LnP材料中的任一种。
[0009]本发明所采用的第二种技术方案是，脉冲二极管的制备方法，具体按照以下步骤:
[0010]步骤1、清洗半导体基片，对半导体基片的其中一个表面进行氧离子注入；
[0011]步骤2、清洗半导体基片，在半导体基片注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、显影和后烘后，用湿法腐蚀，露出半导体基片注入氧离子的表面；
[0012]步骤3、清洗半导体基片，在半导体基片注入氧离子的表面上依次蒸渡金属N1、Ge、Au、Ge、N1、Au ;
[0013]步骤4、清洗半导体基片，在半导体基片未注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、显影和后烘后，用湿法腐蚀，露出半导体基片未注入氧离子的表面；
[0014]步骤5、清洗半导体基片，在半导体基片未注入氧离子的表面上依次蒸渡金属N1、Ge、Au、Ge、N1、Au ;
[0015]步骤6、清洗半导体基片，在合金炉中合金，半导体基片注入氧离子的表面形成脉冲二极管的阳极，半导体基片未注入氧离子的表面形成脉冲二极管的阴极。
[0016]本发明第二种技术方案的特点还在于:
[0017]步骤I中氧离子注入能量为60?200keV，注入浓度为I X 11Vcm2?2 X 10 16/cm2。
[0018]步骤3中蒸渡金属附、66311、66、附、411的厚度分别为40?5(^°，40?50A°，600 ?620A°，75 ?85A°，25 ?35A°，1500 ?2300A°。
[0019]步骤5中蒸渡金属附、66311、66、附、411的厚度分别为40?5(^°，40?50A°，600 ?620A°，75 ?85A°，25 ?35A°，1500 ?2300A°。
[0020]步骤6中在合金炉中合金时加热温度为360?380°C，保持时间为15?25s。
[0021]本发明所采用的第三种技术方案是，脉冲二极管产生电脉冲的方法，具体方法为:给脉冲二极管阴极、阳极之间施加一个从0V逐步增大的直流偏置电压，当偏置电场随偏置电压持续升高，达到脉冲二极管的开启电场时，脉冲二极管瞬间导通，输出高压电脉冲；当脉冲二极管输出电脉冲后，逐步降低直流偏置电压，当偏置电场下降至恢复电场以下后，再次升高偏置电压，当达到开启电场后，脉冲二极管再次输出高压电脉冲，如此往复不断，即完成电脉冲的产生。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]①本发明中脉冲二极管基于半绝缘材料，该材料绝缘电阻高，暗态电流很小，当脉冲二极管触发导通后，电压传输效率可达50%以上。
[0024]②本发明的脉冲二极管与电极间隙相同的光电导开关相比，当光电导开关施加的电压与本发明开启电压相同条件下，本发明输出电脉冲电压与激光触发光电导开关相同，
甚至更高。
[0025]③本发明的脉冲二极管具有极大的功率容量，而且无需脉冲激光触发，因此可以在电路中方便的串并联，用于实现阵列，增大输出电压，电流及功率。
[0026]④本发明脉冲二极管能够在无光条件下实现开关的导通，使光电导开关脉冲系统成本降低至原成本的1/40，体积从高功率脉冲激光器+光电导开关的庞大体积(约0.5-lm3)，缩小为单个芯片，体积缩小近万倍。
【附图说明】
[0027]图1是本发明脉冲二极管的结构示意图；
[0028]图2是本发明脉冲二极管的俯视图；
[0029]图3是本发明中脉冲二极管产生电脉冲使用的电路图；
[0030]图4是使用本发明脉冲二极管输出的电脉冲波形图。
[0031]图中，1.顶部电极，2.半导体基片，3.底层电极，4.电源，5.衰减器，6.示波器，
7.电阻，8.电容器。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0033]本发明一种脉冲二极管，结构如图1所示，俯视图如图2所示，包括半导体基片2，半导体基片2的两个表面分别设置有顶部电极1和底层电极3，顶部电极1为脉冲二极管的阳极，底层电极3为脉冲二极管的阴极。
[0034]其中，半导体基片2采用半绝缘GaAs材料或半绝缘GaN材料或半绝缘LnP材料中的任一种。
[0035]脉冲二极管的制备方法，具体按照以下步骤:
[0036]实施例1
[0037]步骤1、清洗半导体基片2，对半导体基片2的其中一个表面进行氧离子注入，氧离子注入能量为60keV，注入浓度为I X 11Vcm2;
[0038]步骤2、清洗半导体基片2，在半导体基片2注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、显影和后烘后，用湿法腐蚀，露出半导体基片2注入氧离子的表面；
[0039]步骤3、清洗半导体基片2，在半导体基片2注入氧离子的表面上依次蒸渡金属N1、Ge、Au、Ge、N1、Au，厚度分别为 40A。，50A。，610A。，75A。，35A。，1900A。；
[0040]步骤4、清洗半导体基片2，在半导体基片2未注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、显影和后烘后，用湿法腐蚀，露出半导体基片2未注入氧离子的表面；
[0041]步骤5、清洗半导体基片2，在半导体基片2未注入氧离子的表面上依次蒸渡金属N1、Ge、Au、Ge、N1、Au，厚度分别为 50A。，45A。，620A。，85A。，30A。，2300A。；
[0042]步骤6、清洗半导体基片2，在合金炉中合金，加热温度为360°C，保持时间为25s，半导体基片2注入氧离子的表面形成脉冲二极管的阳极，半导体基片2未注入氧离子的表面形成脉冲二极管的阴极。
[0043]实施例2
[0044]步骤1、清洗半导体基片2，对半导体基片2的其中一个表面进行氧离子注入，氧离子注入能量为150keV，注入浓度为2 X 1lfVcm2;
[0045]步骤2、清洗半导体基片2，在半导体基片2注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、显影和后烘后，用湿法腐蚀，露出半导体基片2注入氧离子的表面；
[0046]步骤3、清洗半导体基片2，在半导体基片2注入氧离子的表面上依次蒸渡金属N1、Ge、Au、Ge、N1、Au，厚度分别为 50A。，45A。，620A。，85A。，30A。，2300A。；
[0047]步骤4、清洗半导体基片2，在半导体基片2未注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、显影和后烘后，用湿法腐蚀，露出半导体基片2未注入氧离子的表面；
[0048]步骤5、清洗半导体基片2，在半导体基片2未注入氧离子的表面上依次蒸渡金属N1、Ge、Au、Ge、N1、Au，厚度分别为 45A。，40A。，600A。，80A。，25A。，1500A。；
[0049]步骤6、清洗半导体基片2，在合金炉中合金，加热温度为380°C，保持时间为20s，半导体基片2注入氧离子的表面形成脉冲二极管的阳极，半导体基片2未注入氧离子的表面形成脉冲二极管的阴极。
[0050]实施例3
[0051]步骤1、清洗半导体基片2，对半导体基片2的其中一个表面进行氧离子注入，氧离子注入能量为200keV，注入浓度为I X 11Vcm2;
[0052]步骤2、清洗半导体基片2，在半导体基片2注入氧离子的表面涂光刻胶，经前烘、曝光、