一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法，涉及半导体节能芯片领域，旨在解决现有技术中线损大，传输效率低的问题，采用的技术方案是，在半导体本体上依次设置氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层和覆盖层。通过在砷化镓半导体晶体平板上镀复合镀层，利用金属层、铁磁层、隔磁层三层膜结构中的自旋泵

【技术实现步骤摘要】
一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体节能芯片领域，具体为一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法。

技术介绍

[0002]阻性负载线路通常由具有良好导电性的铝、铜等金属材料制成，铝、铜等金属材料虽具电阻低、导电性好的优点，但金属材料在传输电流的过程中，由于金属材料中质子自身的正电荷围绕着中心轴运转时会形成一个单一的磁场使之旋转而不被脱离，名为自旋磁场，因此在金属材料中会存在数以万计的自旋磁场。由于自旋磁场的不定向性和不规则性，导致电子在金属材料中流动不规则，使之能量得不到充分释放，因此在实际中这种能量常常得不到充分地利用，降低了阻性负载线路的能量传输效率，造成了一定的能量浪费。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中所存在的阻性负载线路的能量传输效率低的问题，本专利技术公开了一种用于降低线损的半导体节能芯片，采用的技术方案是，包括半导体本体，所述半导体本体上依次设有复合镀层和覆盖层。
[0004]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述复合镀层还包括氧化物晶体层、金属层、铁磁层和隔磁层。
[0005]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述氧化物晶体层、金属层、铁磁层和隔磁层在所述半导体本体上自下而上依次设置。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述半导体本体为平板状砷化镓半导体晶体，厚度3
‑
5mm。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述氧化物晶体层为导电金属氧化物，由一种或多种过渡金属氧化物组成，如氧化锌、氧化铁、氧化钛、氧化镍、氧化锰、氧化钴等，厚度300
‑
500μm。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述金属层、所述铁磁层、所述隔磁层构成产生自旋流的异质结构，如Pt/CoFeB/Fe、Pt/NiFe/Fe。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述金属层采用具有大的自旋轨道耦合效应的金属材料，主要有Au，Pd，Cr，Ta，W，Pt，Ru等，厚度100
‑
200μm。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述铁磁层采用具有强磁性，且有平面内的磁化方向的材料，主要有NdFeB、NiFe、CoPt、Co2MnSn、CoFeB等选择方案，厚度200
‑
300μm。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述隔磁层采用具有高导磁率的材料，主要有波莫合金、硅钢、矽钢、软铁等选择方案，厚度100
‑
200μm。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述覆盖层为绝缘防腐涂层，覆盖层厚度为200
‑
400μm。
[0013]本专利技术还公开了上述用于降低线损的半导体节能芯片的制备方法，采用的技术方
案是，包括以下步骤：步骤1，清洗程序将半导体本体清洗干净并烘干；步骤2，煅烧程序将金属氧化物球磨2
‑
10h制成粒径100
‑
300目粉末，并在1400
‑
1600℃温度下煅烧1
‑
2h，冷却备用；步骤3，镀膜程序采用表面镀膜工艺在半导体本体上依次镀上氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层，获得镀膜后芯片；步骤4，切割程序将所述步骤3中得到的镀有镀膜的镀膜后芯片切割成所需大小；步骤5，静电喷涂程序在所述步骤4中得到的切割后的芯片除底面外的各个表面喷涂绝缘防腐涂料。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术通过在砷化镓半导体晶体平板上镀有由氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层组成的复合镀层，利用金属层、铁磁层、隔磁层三层膜结构中的自旋泵
‑
逆自旋霍尔效应产生自旋电流，自旋电流向氧化物晶体层的导电表层注入后，形成了电荷流，利用该电荷流的产生的磁场作用于砷化镓半导体晶体平板后产生的带状结构与阻性负载线路产生的同频共振能够使金属材料中的电子有序排列，规则流动，提高了阻性负载线路的传输效率，并达到了减少线损的效果。
[0015]进一步的，通过对多层膜结构的设计，不需要外置的辅助设备(包括偏置电压、磁场等)就能使砷化镓半导体晶体平板正常工作，在半导体晶体平板的电子系统内形成电子流动带状结构并产生振荡现象，实现了半导体节能芯片的集成化制造和一体化应用。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0017]图1为本专利技术结构示意图；
[0018]图2为本专利技术截面结构示意图。
[0019]图中：1、覆盖层；2、隔磁层；3、铁磁层；4、金属层；5、氧化物晶体层；6、半导体本体。
具体实施方式
[0020]实施例1
[0021]如图1至图2所示，本专利技术公开了一种用于降低线损的半导体节能芯片，采用的技术方案是，包括半导体本体6、复合镀层和覆盖层1，其中半导体本体6为厚度5mm的平板状砷化镓半导体晶体。在半导体本体6上的复合镀层依次有厚度为300μm的二氧化钛晶体层(氧化物晶体层5)、Pt/CoFeB/Fe(金属层4/铁磁层5/隔磁层2)，其中，金属层4厚100μm，铁磁层5厚200μm，隔磁层2具体为软铁，厚100μm，在除底面外的其他面刷涂200μm的绝缘防腐涂料。
[0022]氧化物晶体层5的过渡金属氧化物在较高的温度下，氧被逐出具有过剩金属原子、
有缺陷的晶格，使该晶格缺少氧原子，产生电子和空穴，有利于电子的遂穿与电流的导通，易于在氧化物导电表面形成电场梯度产生电势差。
[0023]早在1999年，科学家们就已经发现，将一块光滑的砷化镓半导体晶体平板置于磁场中，让磁场垂直于平板，若将磁场调整到一个合适的强度，这时就能观察到砷化镓半导体晶体内的电子会一致地选择相对于晶轴方向运动，同时可测到在这个方向上有极大的电导值，说明在该电子系统中电子在电荷密度波方向形成了有序排列。一般来说，凡系统中存在着长程排斥势与短程吸引势的相互竞争时，系统内将会出现带状结构，这类结构在一定的磁场强度下具有稳定性，且这些带状结构会有振荡现象产生。对应于该电子系统，也存在着长程和短程两种势：一种是电子间的泡利不相容原理所提供的等效吸引势，另一种是电子间的静电排斥势，在这两种势的影响下，该电子系统内出现了带状结构。
[0024]本实施例设计的用于降低线阻的半导体节能芯片基于上述发现的基本物理现象，在砷化镓半导体晶体平板上镀有由氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层组成的复合镀层，一是利用(金属层/铁磁层/隔磁层)三层膜结构中的自旋泵
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逆自旋霍尔效应产生自旋电流；二是将自旋电流向邻近的氧化物晶体层的导电表层注入，利用IREE效应(inverserashba
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edelstein效应)，把纵向自旋流转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降低线损的半导体节能芯片，包括半导体本体(6)，其特征在于：所述半导体本体(6)上依次设有复合镀层和覆盖层(1)。2.根据权利要求1所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述复合镀层还包括氧化物晶体层(5)、金属层(4)、铁磁层(3)和隔磁层(2)；所述覆盖层(1)为绝缘防腐涂层，覆盖层厚度为200
‑
400μm。3.根据权利要求2所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述氧化物晶体层(5)、金属层(4)、铁磁层(3)和隔磁层(2)在所述半导体本体(6)上自下而上依次设置。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述半导体本体(6)为砷化镓半导体晶体，厚度3
‑
5mm。5.根据权利要求2或3所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述氧化物晶体层(5)为导电金属氧化物，厚度300
‑
500μm。6.根据权利要求2或3所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述金属层(4)、所述铁磁层(3)、所述隔磁层(2)构成产生自旋流的异质结构。7.根据权利要求6所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述金属层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昉，王凯，刘发民，薄建民，
申请(专利权)人：中能福韵绿色能源苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：