[发明专利]一种硅基异质PN结构几何巨磁阻器件及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基异质PN结构几何巨磁阻器件，其特征在于：该巨磁阻器件是p型和n型两种Si(100)基片通过金属键合而成，该巨磁阻器件为层状或侧联型硅基异质PN结构；

对于层状硅基异质PN结构，p型和n型Si基片的一面通过金属键合对齐相接得到层状硅基异质PN结构，在层状硅基异质PN结构的上下表面上，各自设置2个电极共4个电极，这4个电极要上下左右相互对齐；对于侧联型硅基异质PN结构，p型和n型两种Si(100)基片的一侧通过金属键合对齐相接得到侧联型硅基异质PN结构，在侧联型硅基异质PN结构的一面设置4个电极，其中p型和n型Si(100)基片上各2个，这4个电极形成的几何形状为矩形。

2.根据权利要求1所述的几何巨磁阻器件，其特征在于：在进行几何巨磁阻效应的测量时，电流源两极各自连接于硅基异质PN结构同一侧p型和n型硅基片上的电极，其两个电流源电极间距用L_C表示，另一侧p型和n型硅基片上则连接电压表的两极，其中同一基片上两个电极的间距用W_C表示，所述间距不包括两个硅基片之间金属层的厚度，W_C/L_C≥1。

3.根据权利要求1所述的几何巨磁阻器件，其特征在于：所述基片表面有氧化层，氧化层厚度大于0小于等于5nm。

4.根据权利要求3所述的几何巨磁阻器件，其特征在于：所述氧化层为SiO₂、Al₂O₃或MgO。

5.根据权利要求1所述的几何巨磁阻器件，其特征在于：所述的电极及p型和n型硅基片的金属键合采用的金属的功函数Φ＝4～5.5eV。

6.根据权利要求5所述的几何巨磁阻器件，其特征在于：所述的金属为铟、铝、银、钛、金或镍。

7.根据权利要求1所述的几何巨磁阻器件，其特征在于：所述n型和p型Si(100)基片的电阻率大于等于100Ω·cm，且少子寿命大于10μs。

8.权利要求1至7任意一个权利要求所述的层状硅基异质PN结构几何巨磁阻器件的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：

(1)将n型和p型Si(100)基片清洗干净；

(2)在Si基片的表面形成一层自然氧化层或者人工生成氧化层；

(3)按照所需尺寸切割相同尺寸的p型和n型单晶Si(100)基片；

(4)将金属分别沉积或者压制在p型和n型单晶Si(100)基片的一面；

(5)利用金属键合将p型和n型单晶Si(100)基片对齐相接，制备成p-Si基片/金属/n-Si基片的层状硅基异质PN结构；

(6)在层状硅基异质PN结构的上下表面上按照所需尺寸和配置制作金属电极；

(7)将层状硅基异质PN结构置于加热台或加热箱内烘烤，再自然冷却至室温，完成层状硅基异质PN结构几何巨磁阻器件的制备。

9.权利要求1至7任意一个权利要求所述的侧联型硅基异质PN结构几何巨磁阻器件的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：

(1)将n型和p型Si(100)基片清洗干净；

(2)在Si基片的表面形成一层自然氧化层或者人工生成氧化层；

(3)按照所需尺寸切割相同尺寸的p型和n型Si(100)基片；

(4)利用金属键合将p型和n型Si(100)基片的一侧对齐相接，制备成p-Si基片/金属/n-Si基片的侧联型硅基异质PN结构；

(6)在侧联型硅基异质PN结构的同一侧表面按照所需尺寸和配置制作金属电极；

(7)将侧联型硅基异质PN结构置于加热台上烘烤，再自然冷却直至室温，完成侧联型硅基异质PN结构几何巨磁阻器件的制备。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述氧化层的生成方法为：将洗净后的Si(100)基片在室温常压下放置1分钟以上，即得SiO₂氧化层；或者，利用氧化物沉积法人工沉积小于等于5nm厚度的氧化薄层。