[发明专利]一种场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种场效应晶体管及其制备方法。其中，所述场效应晶体管包括：第一半导体材料层，第二半导体材料层，源极，以及漏极，其中：所述第一半导体材料层上的朝向所述第二半导体材料层的一侧形成有二维电子气2DEG通道；所述源极与所述漏极分别电连接到所述2DEG通道的两侧；所述漏极至少与所述第二半导体材料层直接电连接；所述第二半导体材料层的禁带宽度大于所述第一半导体材料层的禁带宽度；沿所述2DEG通道与所述源极电连接的一侧到与所述漏极电连接的一侧的方向上，所述第二半导体材料层的禁带宽度递减。

技术领域

本发明涉及电力电子器件技术领域，尤其涉及一种场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

电力电子器件广泛应用于家用电器、工业设备、电动汽车等众多领域。随着电子学的发展，人们对于器件的使用效率、功率密度以及高温环境下的工作可靠性等方面提出了更高的要求，新一代电力电子器件面临着巨大的挑战。传统的硅基电力电子器件由于各方面性能已经趋近其材料的理论极限，逐渐不能满足新一代电力电子器件的要求。因此，本领域将越来越多的注意力投向基于宽禁带半导体材料的电力电子器件。

作为典型的宽禁带半导体材料在电力电子器件中的应用，氮化镓(GaN)基场效应晶体管(FET)，如高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)凭借其良好的高频特性吸引了大量关注。GaN基HEMT通过栅极的电压控制AlGaN/GaN界面的二维电子气(Two-dimensional Electron Gas，2DEG)浓度以及器件的开关。然而，在漏源极电压达到一定程度之后，器件的漏极电流相对于饱和电流会有下降的现象，这被称为电流崩塌(Current Collapse)效应。电流崩塌效应会导致器件性能的退化，严重影响器件的实用性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种场效应晶体管及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种场效应晶体管，包括：第一半导体材料层，第二半导体材料层，源极，以及漏极，其中：

所述第一半导体材料层上的朝向所述第二半导体材料层的一侧形成有二维电子气2DEG通道；

所述源极与所述漏极分别电连接到所述2DEG通道的两侧；所述漏极至少与所述第二半导体材料层直接电连接；

所述第二半导体材料层的禁带宽度大于所述第一半导体材料层的禁带宽度；沿所述2DEG通道与所述源极电连接的一侧到与所述漏极电连接的一侧的方向上，所述第二半导体材料层的禁带宽度递减。

上述方案中，所述第一半导体材料层为ZnO层；所述第二半导体材料层为Mg_xZn_1-xO层，其中，0x1，x沿所述2DEG通道与所述源极电连接的一侧到与所述漏极电连接的一侧的方向上减小，以使所述第二半导体材料层的禁带宽度递减。

上述方案中，沿所述2DEG通道与所述源极电连接的一侧到与所述漏极电连接的一侧的方向上，x从0.4减小至0.25。

上述方案中，还包括第三半导体材料层，所述第三半导体材料层位于所述第一半导体材料层与所述第二半导体材料层之间；所述第三半导体材料层的禁带宽度大于所述第一半导体材料层的禁带宽度。

上述方案中，所述第三半导体材料层的禁带宽度等于所述第二半导体材料层的禁带宽度的最大值。

上述方案中，所述第三半导体材料层为Mg_yZn_1-yO层，其中，0y1。

上述方案中，所述第二半导体材料层与所述第三半导体材料层的厚度之和的范围为10nm-50nm。