肖特基二极管及其制备方法

本公开涉及肖特基二极管，尤其涉及一种肖特基二极管及其制备方法。

背景技术：

1、电力电子器件是现代电力系统和电子技术中的关键组成部分，它们在电能变换、电源管理和电力传输方面起着至关重要的作用，直接影响到电力系统的效率、稳定性和可持续性。功率二极管作为电力电子器件的重要组成部分，近年来受到了人们的广泛研究。

2、按照结的特性，功率二极管主要分为pn结二极管和肖特基二极管(sbd)两大类。一般来说，肖特基二极管是通过使用具有较高功函数的金属与n型半导体相结合，通过在金属/半导体界面处形成的肖特基势垒实现整流效果的半导体器件。与pn结二极管相比，肖特基二极管具有较低的开启电压、反向损耗以及较短的反向恢复时间，更适用于功率二极管的设计，在高频整流领域具有广阔的应用前景。

3、对于一般的肖特基二极管器件，阳极金属难以与半导体形成理想的肖特基接触界面，器件反向漏电性能较差。金属/半导体界面处存在大量的缺陷、位错与表面态，会产生费米能级钉扎效应，肖特基二极管的势垒高度难以随金属功函数的改变而发生变化。同时，缺陷引起的隧穿电流加剧了肖特基二极管的漏电现象，在高温下，该隧穿电流会随温度的升高进一步增大。上述种种问题限制了肖特基二极管在高温、高频、大功率等场景下的应用。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、针对现有的技术问题，本公开提供一种肖特基二极管及其制备方法，用于至少部分解决以上技术问题。

3、(二)技术方案

4、本公开提供一种肖特基二极管，包括：肖特基接触结构和阴极；其中，肖特基接触结构包括相互叠加的目标半导体层和接触电极，或者依次叠加的目标衬底、目标半导体层和接触电极；目标半导体层和接触电极之间为理想肖特基接触；目标半导体层的材料为宽禁带半导体材料；以及阴极与目标半导体层或者目标衬底相接触。

5、可选地，接触电极的材料为金、银、铂、铜、铬、钛、镍、铝、钼和钯中的任意一种或多种的组合。

6、可选地，阴极设置于目标半导体层的接触电极所在侧；或者阴极设置于目标衬底的第一侧或第二侧，且阴极不与目标半导体层相接触；其中，第一侧与第二侧为相对侧。

7、可选地，目标衬底与目标半导体层的材料为p型或n型掺杂的宽禁带半导体材料；以及目标衬底的掺杂浓度大于目标半导体层的掺杂浓度；其中，宽禁带半导体材料包括氮化镓、碳化硅、氮化铝、金刚石、立方氮化硼和氧化镓。

8、可选地，阴极的材料为钛、铝、镍、金、铂、铬、铜、钯、钼和银中的任意一种或多种的组合。

9、可选地，肖特基二极管应用于开关电源。

10、本公开另一方面提供一种肖特基二极管制备方法，用于制备本公开任一实施例的肖特基二极管，采用干法转移来制备理想肖特基接触结构，包括：在牺牲衬底上制作接触电极；采用第一塑料层对接触电极进行旋涂固定，得到第一复合层；采用第二塑料层对第一复合层进行粘附，得到第二复合层；将第二复合层从牺牲衬底上剥离开，并转移到目标半导体层上，以在接触电极与目标半导体层之间形成理想肖特基接触；以及依次去除第二塑料层和第一塑料层，得到理想肖特基接触结构；其中，目标半导体层的材料为宽禁带半导体材料。

11、可选地，在采用第一塑料层对接触电极进行旋涂固定之前，方法还包括：对牺牲衬底与接触电极的叠加结构进行表面疏水处理。

12、可选地，依次去除第二塑料层和第一塑料层，得到理想肖特基接触结构包括：对第二塑料层进行机械剥离；以及依次采用第一化学溶液和第二化学溶液对第一塑料层进行浸泡，或者对第一塑料层进行氧等离子体刻蚀；其中，第二塑料层与第一塑料层之间的粘附力小于接触电极与目标半导体层之间的范德华力；第一化学溶液采用丙酮或n-甲基吡咯烷酮，第二化学溶液采用异丙醇。

13、可选地，采用湿法转移或喷墨打印制备理想肖特基接触结构。

14、(三)有益效果

15、与现有技术相比，本公开提供的肖特基二极管及其制备方法，至少具有以下有益效果：

16、(1)本公开的肖特基二极管，目标半导体层和接触电极之间为理想肖特基接触，理想因子趋近于1，使得漏电流大幅度降低，且漏电流对温度变化不敏感，提高了器件在耐高温方面的性能。

17、(2)本公开的肖特基二极管，克服了费米能级钉扎效应，通过设计具有不同功函数的阳极金属材料作为接触电极，可以对sbd器件的肖特基势垒高度进行调控。

技术特征：

1.一种肖特基二极管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述接触电极的材料为金、银、铂、铜、铬、钛、镍、铝、钼和钯中的任意一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述阴极设置于所述目标半导体层的接触电极所在侧；或者

4.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述目标衬底与所述目标半导体层的材料为p型或n型掺杂的宽禁带半导体材料；以及

5.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述阴极的材料为钛、铝、镍、金、铂、铬、铜、钯、钼和银中的任意一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管应用于开关电源。

7.一种肖特基二极管制备方法，用于制备权利要求1～5任一项所述的肖特基二极管，其特征在于，采用干法转移来制备理想肖特基接触结构，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在采用第一塑料层对所述接触电极进行旋涂固定之前，方法还包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述依次去除所述第二塑料层和所述第一塑料层，得到所述理想肖特基接触结构包括：

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用湿法转移或喷墨打印制备所述理想肖特基接触结构。

技术总结
本公开提供一种肖特基二极管及其制备方法，肖特基二极管包括：肖特基接触结构和阴极；其中，肖特基接触结构包括相互叠加的目标半导体层和接触电极，或者依次叠加的目标衬底、目标半导体层和接触电极；目标半导体层和接触电极之间为理想肖特基接触；目标半导体层的材料为宽禁带半导体材料；以及阴极与目标半导体层或者目标衬底相接触。本公开的肖特基二极管，目标半导体层和接触电极之间为理想肖特基接触，理想因子趋近于1，使得漏电流大幅度降低，且漏电流对温度变化不敏感，提高了器件在耐高温方面的性能。

技术研发人员：孙海定,张佳豪
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1