一种弱能量收集用肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种弱能量收集用肖特基二极管及制备方法，肖特基二极管包括：衬底；缓冲层，设置在衬底上；组分固定掺杂层，设置在缓冲层上，组分固定掺杂层为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分为8％；组分渐变掺杂层，设置在组分固定掺杂层上，组分渐变掺杂层为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分沿远离组分固定掺杂层的方向逐渐增大；金属阳极，设置在组分渐变掺杂层上；金属阴极，设置在组分固定掺杂层上。本发明专利技术通过在Ge半导体中掺杂Sn以及采用组分渐变的方式，降低了器件串联电阻。而且金属半导体接触处具备更低的势垒高度，降低了器件的开启电压。因而在整体上提升了肖特基二极管在弱能量密度下的整流效率。密度下的整流效率。密度下的整流效率。

【技术实现步骤摘要】
一种弱能量收集用肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种弱能量收集用肖特基二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，无线能量传输系统(MWPT)技术成为智能家居、医疗保健以及环境监测等领域广泛关注的焦点。该技术是一种不受自然条件限制且性能优良的新型能源传输技术，可突破传输线限制并在空间中传输电能的系统装置，有效完成微波能量向直流能量传输。
[0003]肖特基二极管具有不存在少数载流子存储效应，反向恢复时间短，开关速度快，结电容较低以及势垒高度通常小于PN结势垒等优点，因此常用于高频波段的应用领域。因此，针对于微波能量收集系统而言，主要是以肖特基二极管(SBD)为整流电路的核心器件，通过微波接收天线对环境中射频信号的捕获，利用整流电路中肖特基二极管对射频能量的整流作用，将射频能量转化为直流能量，以供电子设备使用，从而实现非物理连接式能量传输。微波能量传输系统的主要实现目的是为减少能量散射带来的能量损失，提高能量利用率。其中，能量利用率包括发射效率、电磁波传输中的传输效率以及微波转换为直流的整流效率。其中整流效率为最主要的影响，因此如何提升接收端的整流效率成为业界一直努力的方向。
[0004]针对于提升弱能量密度下的整流效率，国内外学者研究重心主要集中在接收天线与整流电路的设计优化两方面，但收效甚微。这是因为肖特基二极管作为整流电路中的核心元器件，其性能的优良直接决定了整个整流电路的整流上限和转换效率的大小，因此对于如何提升整流电路中的核心元器件的性能便成为业界进一步提升整流电路中整流效率的首要目标。而且，目前商用肖特基二极管也存在着弱能量密度下整流效率低，难以应用于商用等方面的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种弱能量收集用肖特基二极管及其制备方法，用以解决现有技术中肖特基二极管存在着弱能量密度下整流效率低，难以应用于商用的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种弱能量收集用肖特基二极管，包括：
[0007]衬底；
[0008]缓冲层，设置在所述衬底上；
[0009]组分固定掺杂层，设置在所述缓冲层上，所述组分固定掺杂层为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分为8％；
[0010]组分渐变掺杂层，设置在所述组分固定掺杂层上，所述组分渐变掺杂层为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分沿远离所述组分固定掺杂层的方向逐渐增大；
[0011]金属阳极，设置在所述组分渐变掺杂层上；
[0012]金属阴极，设置在所述组分固定掺杂层上。
[0013]另一方面，本专利技术实施例提供了一种弱能量收集用肖特基二极管的制备方法，包括：。
[0014]制作衬底；
[0015]在所述衬底上形成缓冲层；
[0016]在所述缓冲层上形成组分固定掺杂层，所述组分固定掺杂层为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分为8％；
[0017]在所述组分固定掺杂层上形成组分渐变掺杂层，所述组分渐变掺杂层为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分沿远离所述组分固定掺杂层的方向逐渐增大；
[0018]在所述组分渐变掺杂层上形成金属阳极；
[0019]在所述组分固定掺杂层上形成金属阴极。
[0020]本专利技术中的一种弱能量收集用肖特基二极管及其制备方法，具有以下优点：
[0021]基于Ge肖特基二极管性能较差的问题，从降低器件串联电阻以及开启电压两方面出发，本专利技术提出一种具有加速场效应的肖特基二极管，首先，在对Ge半导体合金化掺杂Sn组分为8％时，可使Ge由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体(DR
‑
Ge1‑
x
Sn
x
)，其电子迁移率可提升2
‑
3倍，通过增强材料的电子迁移率，可降低器件的串联电阻；其次，通过采用DR
‑
Ge1‑
x
Sn
x
组分渐变的方式致其产生导带倾斜，进而额外的加速电场，用于加速电子跨越势垒到达金属，进一步提升其在弱能量密度下的电子迁移率，进而降低器件串联电阻，提升器件在弱能量密度下的整流效率；最后，由于在金属半导体接触处具备更低的势垒高度，可以降低电子通过势垒顶点的能量，进而降低器件的开启电压，提升其在弱能量密度下的整流效率。使之在2.45G微波无线弱能量收集系统的应用中，具有整流效率高、开启电压低等显著优势。
[0022]此外，由于阴极开在组分固定掺杂层上层，可避免组分固定掺杂层下层位错密度高，及第一缓冲层与衬底之间界面差致肖特基二极管器件漏电大，可靠性差；从工艺角度出发，由于是在衬底上制备肖特基器件，具有成本低，工艺实现难度低的优势。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的一种弱能量收集用肖特基二极管的结构示意图；
[0025]图2为金属和半导体未接触时以及接触后的肖特基势垒示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例提供的肖特基二极管中Ge1‑
x
Sn
x
带隙宽度与Sn组分的关系示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例提供的肖特基二极管中引入Sn组分渐变掺杂层后的能带结构示意图；
[0028]图5
‑
图14为本专利技术实施例提供的一种弱能量收集用肖特基二极管的制备方法的流程图。
[0029]附图标记说明：101
‑
衬底，102
‑
第一缓冲层，103
‑
第二缓冲层，104
‑
组分固定掺杂
层，105
‑
组分渐变掺杂层，106
‑
金属阳极，107
‑
金属阴极。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]图1为本专利技术实施例提供的一种弱能量收集用肖特基二极管的结构示意图。本专利技术实施例提供了一种弱能量收集用肖特基二极管，包括：
[0032]衬底101；
[0033]缓冲层，设置在所述衬底101上；
[0034]组分固定掺杂层104，设置在所述缓冲层上，所述组分固定掺杂层104为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分为8％；
[0035]组分渐变掺杂层105，设置在所述组分固定掺杂层104上，所述组分渐变掺杂层105本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱能量收集用肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底(101)；缓冲层，设置在所述衬底(101)上；组分固定掺杂层(104)，设置在所述缓冲层上，所述组分固定掺杂层(104)为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分为8％；组分渐变掺杂层(105)，设置在所述组分固定掺杂层(104)上，所述组分渐变掺杂层(105)为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分沿远离所述组分固定掺杂层(104)的方向逐渐增大；金属阳极(106)，设置在所述组分渐变掺杂层(105)上；金属阴极(107)，设置在所述组分固定掺杂层(104)上。2.根据权利要求1所述的一种弱能量收集用肖特基二极管，其特征在于，所述缓冲层包括：第一缓冲层(102)，设置在所述衬底(101)上，所述第一缓冲层(102)为在低温环境下生长的Ge层；第二缓冲层(103)，设置在所述第一缓冲层(102)上，所述第二缓冲层(103)为在高温环境下生长的Ge层。3.根据权利要求1所述的一种弱能量收集用肖特基二极管，其特征在于，所述组分固定掺杂层(104)中注入有高掺杂的P离子，所述组分渐变掺杂层(105)中注入有低掺杂的P离子。4.根据权利要求1所述的一种弱能量收集用肖特基二极管，其特征在于，所述衬底(101)使用Si制成，所述金属阳极(106)使用W制成，所述金属阴极(107)使用Al制成。5.一种弱能量收集用肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：制作衬底(101)；在所述衬底(101)上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成组分固定掺杂层(104)，所述组分固定掺杂层(104)为在Ge中掺杂Sn形成，其中Sn的组分为8％；在所述组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建军，张哲，戴显英，李家豪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：