【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脉冲功率，具体涉及长寿命高耐压光电导开关，还涉及长寿命高耐压光电导开关的制作方法。
技术介绍
1、作为超快光脉冲与光电半导体(mω甚至gω暗态电阻)结合的功率开关器件，光电导开关相比传统功率开关具有超快响应、高耐压、快上升沿、窄脉冲、低触发抖动、低电感和长寿命、小尺寸、固态易集成等优点；高倍增模式下光电导开关每吸收一个光子可以产生103-105个载流子，输出功率相较线性模式提升3-5个数量级。这就使得借助高重频、高功率光电导开关及阵列实现超高功率微波系统、超快电子系统、高功率超短脉冲的小型化和集成化成为可能。光电导开关的输出功率与开关偏压存在正激励关系，因此提升光电导开关耐压能力及工作寿命是提升脉冲功率系统性能的关键。
2、然而，前期实验发现，强场下光电导开关会发生沿面闪络或击穿，在金半接触处及芯片上出现不同程度的烧蚀，损害开关器件的耐压及寿命。研究表明，这种器件损伤与半导体基片生长及加工引入的局域表面缺陷、光照截面光强不均及光电导开关电极的欧姆接触都有着密不可分的关系。常规光电导开关由一对欧姆电极和半绝缘光电半导体基片构成。依据欧姆电极在半导体衬底上位置的不同，光电导开关分为共面结构、异面结构和体结构。电极多为平面片状结构，电极与半导体基片上存在大量金属尖端或半导体晶格缺陷。偏压下，这些金属尖端吸附电荷，共同参与空间电场的叠加，使得两电极间的半导体基片区域内电场呈非均匀分布，在欧姆电极、半导体基片和环境介质接触的三相点及半导体表面缺陷处形成电场极大值。光照时，半导体基片表面处的晶格缺陷因俘获光生载流子
3、由西安交通大学申请的专利“202011433128.9，一种匀化平面型光导开关电场的外导体电极结构及光导开关器件和方法”中，通过对外接电极引入圆弧状倒角结构，在一定程度上缓解了器件电极边缘处的电场强度畸变，但半导体基片内电场的非均匀性仍不容忽视。
4、中国人民解放军国防科技大学申请号位为202310742332.6“一种匀化平面型光导开关电场的外导体电极结构及光导开关器件和方法”，公开了一种利用螺纹通孔将倒角平面电极与光电导开关外接的连接方法，通过第一外接电极结构和第一欧姆电极对位、导电银胶涂覆、固化、第二外接电极结构安装和绝缘介质灌封，可以有效避免避免欧姆电极边缘、衬底及绝缘介质三相点处金属尖端集中，起到匀化欧姆电极边缘处电场分布。但加工工艺相对为复杂，不易实践，且缺乏对半导体基片上光照截面内入射光的光斑匀化处理，对光电导开关的耐压及寿命的提升能力有限。
5、如何进一步的通过调整电极材料、形貌和结构提升电极间半导体输运区间电场的均匀性；并通过改善晶格缺陷提高光电导开关光生载流子均匀度及输出特性，是光电导开关研究领域亟待解决的问题。
6、基于
技术介绍
问题分析发现，处于光电导开关基片、金属电极及半导体衬底和环境介质界面的交界附近表面缺陷浓度较大，强场下这些缺陷都会在吸附离化电荷后带电，形成非均匀空间电场。非均匀光照、器件表面缺陷及内部非均匀电场分布加剧了电荷的局域堆积，形成非均匀的电流通道，并使得局域温度大幅提升。当温度高于电极及光电导开关基片熔点时，就造成电极的退火和基片的烧蚀，损伤光电导开关的耐压及使用寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的是提供长寿命高耐压光电导开关，由于半导体基片内部的电场均匀性及光生载流子的均匀程度，该光电导开关的寿命得到提高。
2、本专利技术的第二个目的是提供长寿命高耐压光电导开关的制作方法，制备得到了长寿命高耐压光电导开关，以提升半导体基片内部的电场均匀性及光生载流子的均匀程度，从而达成提升光电导开关寿命的目的。
3、本专利技术所采用的第一个技术方案是，长寿命高耐压光电导开关，包括半导体基片，半导体基片的上表面及下表面上均设置有两个合金电极，每个合金电极的表面还设置有块状的外接金属电极；位于半导体基片同一端端部的两个外接金属电极通过铜带连接；半导体基片通体表面除了合金电极覆盖处以外均经过喷砂和打磨处理，长寿命高耐压光电导开关通体进行封装。
4、本专利技术的特征还在于：
5、外接金属电极的横截面的边缘处为光滑倒角或外接金属电极的横截面为圆弧形。
6、本专利技术所采用的第二个技术方案是，长寿命高耐压光电导开关的制作方法，包括如下步骤：
7、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；
8、步骤2、在步骤1处理后的半导体基片表面上获得合金电极所需贴合面；
9、步骤3、在步骤2处理后的半导体基片表面上制备合金电极；
10、步骤4、对半导体基片未注入氧离子的表面进行预处理；
11、步骤5、在步骤4处理后的半导体基片表面上制备合金电极；
12、步骤6、对步骤5得到的样品进行合金化处理；
13、步骤7、样品表面的打磨处理；
14、步骤8、利用导电银胶将外接金属电极与对应的合金电极键合连接，将半导体基片同一端上、下表面设置的两个外接金属电极通过铜带连接；
15、步骤9、对步骤8得到的样品进行封装。
16、本专利技术的特征还在于：
17、步骤1中，氧离子注入能量为10kev-60kev，注入浓度为1×1015/cm2；
18、步骤2具体为：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，露出后续合金电极所在贴合面上的半导体基片的表面；
19、步骤3具体为：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ni、ge、au、ge、ni、au厚度分别为40a°，50a°，610a°，75a°，35a°，1900a°。
20、步骤4具体为：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；
21、步骤5具体为：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ni、ge、au、ge、ni、au，厚度分别为50a°，45a°，620a°，85a°，30a°，2300a°；
22、步骤6具体为：清洗半导体基片，在合金炉中合金化，加热温度为260℃-360℃，保持时间为25s，半导体基片注入氧离子的表面形成光电导开关的阳极，半导体基片未注入氧离子的表面形成光电导开关的阴极。
23、步骤7具体为：利用粒度0.05mm-1mm石英砂对半导体基片除合金电极贴合处外，通体进行喷砂处理或者利用同等粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.长寿命高耐压光电导开关，其特征在于，包括半导体基片(2)，半导体基片(2)的上表面及下表面上均设置有两个合金电极(3)，每个合金电极(3)的表面还设置有块状的外接金属电极(1)；位于半导体基片(2)同一端端部的两个外接金属电极(1)通过铜带(4)连接；所述半导体基片(2)通体表面除了合金电极(3)覆盖处以外均经过喷砂和打磨处理，长寿命高耐压光电导开关通体进行封装。
2.根据权利要求1所述的长寿命高耐压光电导开关，其特征在于，所述外接金属电极(1)的横截面的边缘处为光滑倒角或所述外接金属电极(1)的横截面为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，步骤1中，氧离子注入能量为10keV-60keV，注入浓度为1×1015/cm2。
5.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，步骤2具体为：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
6.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，步骤4具体为：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；
7.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，步骤7具体为：利用粒度0.05mm-1mm石英砂对半导体基片(2)除合金电极(3)贴合处外，通体进行喷砂处理或者利用同等粒度的砂纸打磨至不见原抛光面。
8.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，所述半导体基片(2)的材质为GaAs。
9.根据权利要求2所述的长寿命高耐压光电导开关，其特征在于，所述合金电极(3)为Au/Ge/Ni合金电极。
...【技术特征摘要】
1.长寿命高耐压光电导开关，其特征在于，包括半导体基片(2)，半导体基片(2)的上表面及下表面上均设置有两个合金电极(3)，每个合金电极(3)的表面还设置有块状的外接金属电极(1)；位于半导体基片(2)同一端端部的两个外接金属电极(1)通过铜带(4)连接；所述半导体基片(2)通体表面除了合金电极(3)覆盖处以外均经过喷砂和打磨处理，长寿命高耐压光电导开关通体进行封装。
2.根据权利要求1所述的长寿命高耐压光电导开关，其特征在于，所述外接金属电极(1)的横截面的边缘处为光滑倒角或所述外接金属电极(1)的横截面为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，步骤1中，氧离子注入能量为10kev-60kev，注入浓度为1×1015/cm2。
5.根据权利要求3所述的长寿命高耐压光电导开关的制作方法，其特征在于，步骤2具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈光辉，张琳，张哲豪，张静，赵国强，刘丽娜，徐鸣，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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