本發(fā)明涉及一種降低導(dǎo)通電阻的光導(dǎo)開關(guān)及其制備方法。該光導(dǎo)開關(guān)包括砷化鎵襯底，所述襯底的一面設(shè)置有增透膜，另一面的兩側(cè)分別設(shè)置有電極，所述兩電極之間設(shè)置有高反膜。本發(fā)明還提供在砷化鎵襯底表面分別蒸鍍高介質(zhì)增透膜和高反膜減小砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)通電阻的方法。較低導(dǎo)通電阻可以降低開關(guān)器件工作在高功率、高頻的情況下的能量損耗，提高開關(guān)工作壽命和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種降低導(dǎo)通電阻的光導(dǎo)開關(guān)及其制備方法，在砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)表面通過蒸鍍高介質(zhì)增透膜和高反膜減小砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)通電阻的方法，屬于高頻高功率領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光導(dǎo)開關(guān)(PCSS)是一種通過光控制載流子的產(chǎn)生與復(fù)合的超快開關(guān)器件。當(dāng)前脈沖功率技術(shù)中研究具有耐受高電壓強(qiáng)電流、電極燒損少、電感和電阻小、以及能在重復(fù)脈沖下穩(wěn)定工作的各種開關(guān)組件得到很高的重視，在脈沖形成的過程中會(huì)利用到各種短路和斷路開關(guān)，通常它們應(yīng)該滿足：高重復(fù)頻率、抖動(dòng)時(shí)間小、大功率、響應(yīng)速率快、耐壓能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的脈沖功率開關(guān)很難滿足要求，例如火花隙開關(guān)雖然速度快，能夠進(jìn)行高壓大電流的導(dǎo)通和管段，但是他們存在壽命短、工作頻率低和制冷困難等一系列缺點(diǎn)；閘流管雖然響應(yīng)速度快，但易被擊穿；觸發(fā)真空開關(guān)的缺點(diǎn)是電極表面的放氣及燒蝕極為嚴(yán)重。還有一些如半導(dǎo)體斷路開關(guān)、場(chǎng)效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管等傳統(tǒng)脈沖開關(guān)也很難同時(shí)兼顧耐壓高、大電流、超快、高頻導(dǎo)通和關(guān)斷的性能要求。與傳統(tǒng)脈沖開關(guān)相比，光導(dǎo)開關(guān)具有很好的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，如響應(yīng)速度快、觸發(fā)抖動(dòng)小、功率容量大、耐壓能力強(qiáng)、器件體積小等優(yōu)點(diǎn)越來越被人們所關(guān)注，并且其近乎完美的光電隔離和不受電磁波干擾的特點(diǎn)使其越來越多的應(yīng)用到軍事、醫(yī)療、通信等領(lǐng)域。例如大電流點(diǎn)火裝置、超寬帶脈沖器、重復(fù)運(yùn)行的直線感應(yīng)加速器、電感儲(chǔ)能裝置以及在高速攝影等方面的應(yīng)用

一般的光導(dǎo)開關(guān)的結(jié)構(gòu)分為橫向結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)，其制作材料一般為硅、砷化鎵、碳化硅等，例如CN101132030A提供一種高耐壓碳化硅光導(dǎo)開關(guān)。對(duì)于線性光導(dǎo)開關(guān)器件，半導(dǎo)體材料通過本征或者非本征吸收產(chǎn)生光生載流子，其穿透深度有所不同。對(duì)于非本征光學(xué)吸收來說，材料的吸收系數(shù)相對(duì)較低，結(jié)果導(dǎo)致材料的穿透深度相對(duì)較深，由于受限于光導(dǎo)開關(guān)制作襯底表面和厚度的原因，大部分的光會(huì)被材料反射或者透射損耗掉，降低了光的吸收效率，影響器件性能。對(duì)于高功率高頻的砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)，器件的耐壓能力和導(dǎo)通電阻是非常重要的參數(shù)指標(biāo)，更低的導(dǎo)通電阻可以避免開關(guān)工作在高頻應(yīng)用下的能量損失，因此降低開關(guān)工作時(shí)的導(dǎo)通電阻是至關(guān)重要的。載流子壽命、遷移率和光吸收效率等都是影響光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通電阻的重要因素，許多研究者主要集中在研究載流子壽命和遷移率對(duì)光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通電阻的影響，忽視了通過改變光導(dǎo)開關(guān)的光吸收效率來降低開關(guān)的導(dǎo)通電阻。

中國(guó)專利CN102945887A公開了光導(dǎo)開關(guān)的電極的頂端設(shè)置有第二層碳化硅薄膜，該薄膜覆蓋于電極之間的間隙及電極的頂端的部分區(qū)域。目的增加碳化硅薄膜與電極的接觸面積，從而使得導(dǎo)通電流可以從電極的兩個(gè)表面流通，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光導(dǎo)開關(guān)的擊穿電壓和導(dǎo)通電流的提高。該專利文件的技術(shù)方案只是考慮到處在高壓下器件的耐壓能力的情況，沒有關(guān)注器件處于導(dǎo)通階段的能量利用問題。由于砷化鎵材料電子遷移率相對(duì)較高，因此砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)被廣泛的應(yīng)用到高頻領(lǐng)域，導(dǎo)通電阻是影響器件的重要參數(shù)，更低的導(dǎo)通電阻可以減小器件在工作時(shí)的能量損耗，增加器件壽命。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通電阻相對(duì)較大的技術(shù)難題，本發(fā)明還提供一種降低導(dǎo)通電阻的光導(dǎo)開關(guān)及其制備方法。

本發(fā)明還提供一種減小砷化鎵光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)通電阻的方法。通過在光導(dǎo)開關(guān)表面蒸鍍高介質(zhì)光學(xué)薄膜的方法，提高器件的耐壓能力的同時(shí)降低了光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)通電阻。

術(shù)語(yǔ)說明：

高介質(zhì)(耐壓)光學(xué)薄膜：是指擊穿場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較高的薄膜材料。無論增透膜還是高反膜，其膜材料都需要具有一定的耐壓能力。

MOVPE：是金屬有機(jī)物汽相外延的通用簡(jiǎn)稱，與MOCVD同義。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：