一种整流二极管的制作方法

本实用新型涉及半导体器件技术领域，更具体地说，涉及一种整流二极管。

背景技术：

整流二极管，是一种将交流电转变为直流电的半导体器件。通常整流二极管包含一个PN结，有正极和负极两个端子。

在现有技术中，整流二极管的工作频率都不高，通常在几千赫兹以下，这给整流二极管的应用带来了较大的限制。

因此，如何提高整流二极管的工作频率成为相关领域研究人员的努力方向之一。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种整流二极管，以实现提高整流二极管的工作频率的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种整流二极管，包括：

衬底；

位于所述衬底表面的底电极；

位于所述底电极背离所述衬底一侧表面的SrTiO₃薄膜；

位于所述SrTiO₃薄膜背离所述底电极一侧表面的多铁薄膜，所述SrTiO₃薄膜与所述多铁薄膜构成PN结。

可选的，所述多铁薄膜为Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃薄膜。

可选的，所述衬底为硅衬底。

可选的，所述底电极为SrRuO₃电极或LaNiO ₃电极或FTO电极或ITO电极或Pt电极。

可选的，所述底电极为LaNiO₃电极。

可选的，还包括：位于所述多铁薄膜背离所述衬底一侧的顶电极；

所述顶电极为Au电极或Pt电极或Al电极或W电极或ITO电极。

可选的，所述顶电极为Au电极。

从上述技术方案可以看出，本实用新型提供了一种整流二极管，所述整流二极管包括衬底；位于所述衬底表面的底电极；位于所述底电极背离所述衬底一侧表面的SrTiO₃薄膜，以及位于所述SrTiO₃薄膜背离所述底电极一侧表面的多铁薄膜；所述整流二极管的PN结由SrTiO₃薄膜与多铁薄膜构成，通过实验发现，这种结构的整流二极管能够工作于10kHz的电压频率，大大提升了整流二极管的工作频率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种整流二极管的剖面结构示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的整流二极管在不同测试环境下的I-V曲线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例提供了一种整流二极管，如图1所示，包括：

衬底10；

位于所述衬底10表面的底电极20；

位于所述底电极20背离所述衬底10一侧表面的SrTiO3薄膜40；

位于所述SrTiO3薄膜40背离所述底电极20一侧表面的多铁薄膜40，所述SrTiO3薄膜40与所述多铁薄膜40构成PN结。

参考图2，图2为本申请实施例提供的所述整流二极管在输入电压为5V，电压频率为10kHz和输入电压为10V，电压频率为10kHz的测试条件下测试获得的I-V曲线图；从图2中可以看出SrTiO₃与多铁薄膜40所构成的异质结两端电流差异很大，电流在正电压区域远大于负电压区域，具有整流二极管的整流效应，另外，相对于一般整流二极管的工作频率不高，一般在几千赫兹以下，本申请实施例提供的整流二极管可以高达10kHz频率下工作，并且具有稳定的整流效应，相对普通p-n结整流二极管来说，本申请实施例提供的整流二极管具有更优异的性能。

可选的，所述多铁薄膜40为Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃薄膜。

可选的，所述衬底10为单晶、多晶或非晶结构的硅衬底10；

所述底电极20可以为SrRuO₃电极或FTO电极或ITO电极或Pt电极，但出于优化半导体器件性能的目的考虑，优选地，所述底电极20为LaNiO ₃电极，当所述底电极20为LaNiO ₃电极时，底电极20与Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃薄膜之间更接近纯欧姆接触。

参考图1，位于所述多铁薄膜背离所述衬底一侧的顶电极50可以为Pt电极或Al电极或W电极或ITO电极，同样的，出于优化半导体器件性能的目的考虑，优选地，所述顶电极50为金电极，当所述顶电极50为金电极时，顶电极50与 Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃薄膜之间更接近纯欧姆接触。

所述顶电极50和底电极20的制备方式可以为磁控溅射、热蒸镀或丝网印刷等。本申请对所述顶电极50和底电极20的具体制备材料和制备方式并不做限定，具体视实际情况而定。

在本申请的一个具体实施例中，提供了所述整流二极管的具体制备流程，包括：

A：对Si衬底10进行清洗，先用酒精，丙酮清洗硅片，然后用脱脂棉粘取适量氢氟酸小心擦拭，待清洗干净后，烘干备用；

B：制备Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃和LaNiO₃，以及SrTiO₃溶胶，其中对Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃溶胶配制采用分析纯醋酸锶，九水合硝酸铁和钛酸丁酯为原料制备前驱体溶液，将它们分别溶于冰醋酸、乙二醇甲醚和乙酰丙酮，并在60℃进行连续搅拌溶解，乙酰丙酮主要作为一种稳定剂。之后再将三种溶液混合，并在60℃进行连续搅拌1.5h，形成完全透明的均匀溶液。之后分别用乙二醇甲醚和冰醋酸将溶液的浓度调节到0.25mol/L，pH调节到2-3。对LaNiO₃溶胶和SrTiO₃溶胶的配制方法类同；

C：采用旋涂仪在Si基底上旋涂LaNiO₃溶胶，并首先在空气条件下100℃的热平台上烘胶10min，之后再在300℃的热平台上烘烤120min，以充分除去有机物，旋涂烘胶过程重复2-3次，之后在在空气中730℃快速晶化退火，得到 LaNiO₃底电极20，在具体实施过程中退火后得到底电极20(LaNiO₃)厚度可以再80nm-90nm；

D：采用旋涂仪在LaNiO₃底电极20上旋涂SrTiO₃溶胶，首先在空气条件下 100℃的热平台上烘胶10min，之后再在300℃的热平台上烘烤120min，以充分除去有机物，旋涂烘胶过程重复2次，之后在空气中650℃快速晶化退火，退火时间为10min，得到SrTiO3薄膜40，在具体实施过程中退火后得到SrTiO3薄膜40膜厚可以再100nm-150nm范围内。

E：采用旋涂仪在退火后SrTiO3底电极20上旋涂Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃溶胶，首先在空气条件下100℃的热平台上烘胶10min，之后再在300℃的热平台上烘烤 120min，以充分除去有机物，旋涂烘胶过程重复2次，之后在空气中650℃快速晶化退火，退火时间为10min，得到Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃薄膜，在具体实施过程中退火后得到Sr(Ti0.1Fe0.9)O3薄膜膜厚可以再100nm-120nm范围内。

F：最后用小型高真空镀膜机在Sr(Ti_0.1Fe_0.9)O₃薄膜上沉积顶电极50Au，采用Au靶，工作真空度为0.09-0.1mmHg，包括端点值，放电电流为11mA，镀膜时间为120秒，重复2-3次，以达到30nm左右厚度。

综上所述，本申请实施例提供了一种整流二极管，所述整流二极管包括衬底10；位于所述衬底10表面的底电极20；位于所述底电极20背离所述衬底 10一侧表面的SrTiO3薄膜40，以及位于所述SrTiO3薄膜40背离所述底电极20 一侧表面的多铁薄膜40；所述整流二极管的PN结由SrTiO3薄膜40与多铁薄膜 40构成，通过实验发现，这种结构的整流二极管能够工作于10kHz的电压频率，大大提升了整流二极管的工作频率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。