本发明属于半导体，具体涉及一种具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管。
背景技术：
1、太赫兹波在广义上指的是频率在0.1thz-10 thz范围内的电磁波，其对应波长范围为0.3mm～3mm。同时，太赫兹波具有较低的光子能量(0.41mev～41.4mev)，其具有微波的穿透能力，还具有光波的方向性，以及在很多有机分子中具有明显的吸收特性等优点，因此太赫兹技术在空间科学、物质探测、通信、生物科学等诸多领域具有一定的应用前景。
2、肖特基二极管是太赫兹固态源的重要组成部分，在很大程度上决定太赫兹固态源的性能。同时，基于肖特基二极管的固态电路在众多太赫兹波的实现方法中，具有可靠性高、体积小、利于集成等一系列优势，是产生太赫兹波的重要途径之一。因此，不论是集成电路接收系统中的混频器，还是在固态源组件中的倍频器，肖特基二极管都是十分主流的器件。因此，随着时代与技术的不断进步，当今社会需要能处理更高频率和更高功率的肖特基二极管。肖特基势垒二极管是实现太赫兹单片集成电路的核心器件之一，当工作频率逐渐升高，器件的关键尺寸和芯片整体几何面积逐渐缩小，对其高频特性的要求也越来越高。太赫兹肖特基二极管主要在高频特性、稳定性、低电容、低噪声和快速响应方面有更高要求。
3、但是，现阶段的太赫兹肖特基二极管有几个主要缺陷：高频特性不足、击穿电压较低、噪声水平较高、制备的工艺复杂和成本较高等。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，实现高非线性、高击穿电压且工艺较为简单的太赫兹肖特基二极管，本发明提供了一种具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方面，本发明实施例提供了一种具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，包括：
3、衬底层；
4、aln成核层，位于所述衬底层上；
5、gan缓冲层，位于所述aln成核层上；
6、调制层，位于器件一端的所述gan缓冲层上；其中，所述调制层包括位于所述gan缓冲层上的下层algan调制层、位于所述下层algan调制层上的上层algan调制层；所述下层algan调制层为n型轻掺杂或非故意掺杂，所述上层algan调制层为n型重掺杂，所述上层algan调制层的厚度小于所述下层algan调制层的厚度；所述下层algan调制层中al组分从gan缓冲层的表面开始线性渐变递增，所述上层algan调制层中al组分从下层algan调制层表面开始线性渐变递减；
7、阳极，位于所述上层algan调制层上；
8、阴极，位于器件另一端的所述gan缓冲层上。
9、在本发明的一个实施例中，所述下层algan调制层的厚度为10nm～40nm。
10、在本发明的一个实施例中，所述下层algan调制层为n型轻掺杂时，掺杂浓度为1×1016cm-3～2×1016cm-3；所述下层algan调制层为非故意掺杂时，掺杂浓度取决于所述下层algan调制层外延的工艺水平，一般不超过1×1016cm-3。
11、在本发明的一个实施例中，所述下层algan调制层中al组分从gan缓冲层的表面开始由0线性渐变递增至0.2～0.3。
12、在本发明的一个实施例中，所述上层algan调制层中al组分从下层algan调制层表面开始由0.2～0.3线性渐变递减至0。
13、在本发明的一个实施例中，所述上层algan调制层的厚度为2nm～10nm。
14、在本发明的一个实施例中，所述上层algan调制层的掺杂浓度为1018cm-3～1020cm-3。
15、在本发明的一个实施例中，所述肖特基二极管的击穿电压公式表示为：
16、
17、其中，vbd表示肖特基二极管的击穿电压，eg表示调制层材料的禁带宽度，nd为整个调制层的掺杂浓度。
18、在本发明的一个实施例中，所述肖特基二极管耗尽层的势垒电容公式表示为：
19、
20、其中，c表示肖特基二极管耗尽层的势垒电容，a表示肖特基结有效面积，ε0表示真空介电常数，εs表示调制层材料的相对介电常数，wd表示肖特基二极管耗尽层的宽度，nd表示整个调制层的掺杂浓度，v表示外部施加的偏压，q表示电子带电量。
21、第二方面，本发明实施例提供了一种具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管的制备方法，用于制备上述任一所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，所述制备方法包括：
22、依次在衬底层上生长aln成核层、gan缓冲层；
23、在所述gan缓冲层上依次生长下层algan调制层和上层algan调制层；其中，所述下层algan调制层为n型轻掺杂或非故意掺杂，所述上层algan调制层为n型重掺杂，所述上层algan调制层的厚度小于所述下层algan调制层的厚度；所述下层algan调制层中al组分从gan缓冲层的表面开始线性渐变递增，所述上层algan调制层中al组分从下层algan调制层表面开始线性渐变递减；
24、刻蚀掉器件一端的下层algan调制层和上层algan调制层；
25、在所述上层algan调制层上生长阳极；
26、在所述gan缓冲层上生长阴极。
27、本发明的有益效果：
28、本发明提出的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，具有更好的高频特性和更低的噪声水平，该肖特基二极管包括：衬底层；aln成核层，位于衬底层上；gan缓冲层，位于aln成核层上；调制层，位于器件一端的gan缓冲层上；其中，调制层包括位于gan缓冲层上的下层algan调制层、位于下层algan调制层上的上层algan调制层；下层algan调制层为n型轻掺杂或非故意掺杂，上层algan调制层为n型重掺杂，上层algan调制层的厚度小于下层algan调制层的厚度；下层algan调制层中al组分从gan缓冲层的表面开始线性渐变递增，上层algan调制层中al组分从下层algan调制层表面开始线性渐变递减；阳极，位于上层algan调制层上；阴极，位于器件另一端的gan缓冲层上。可见，本发明所提肖特基二极管结构，在调制层采用两次al组份渐变方式，沿gan缓冲层表面线性递增又线性递减后连接金属阳极，当algan/gan异质结中的al组分不再是恒定不变的，而是线性渐变的形式，使得异质结界面处的二维电子气(2deg)展宽成三维电子气(3deg)，分布范围比al组分恒定的algan/gan结构中的2deg大，并且浓度和迁移率不会大幅度降低；al组分渐变的algan/gan肖特基二极管，极化电荷分布区域加宽，极化电荷的运动也不再是二维方向，电流的通路变大，异质结界面导区域增大，可以大幅降低沟道电阻，从而提高截止频率；同时，在algan/gan异质结构处，下层algan调制层中al组分逐渐线性增加，这样可以在gan缓冲层和下层algan调制层之间逐渐过渡，以减小晶格失配和应力，从而减少器件缺陷的产生，提高器件的质量和稳定性，而与阳极接触的上层algan调制层中al组分逐渐线性递减，这样零偏时的耗尽层的宽度就比较小，施加反偏电压时耗尽层的宽度比较大，使得零偏时电容比较高，施加反偏电压时电容比较小，同时掺杂浓度高降低了串联电阻rs，提高了器件的非线性c-v电容电压特性，使得器件具有更好的高频特性，其也可以减小电场集中效应，使得器件具有较高的击穿电压，从而器件可应用在高频太赫兹领域。
29、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
1.一种具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管包括：
2.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述下层algan调制层的厚度为10nm～40nm。
3.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述下层algan调制层为n型轻掺杂时，掺杂浓度为1×1016cm-3～2×1016cm-3；所述下层algan调制层为非故意掺杂时，掺杂浓度取决于所述下层algan调制层外延的工艺水平，一般不超过1×1016cm-3。
4.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述下层algan调制层中al组分从gan缓冲层的表面开始由0线性渐变递增至0.2～0.3。
5.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述上层algan调制层的厚度为2nm～10nm。
6.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述上层algan调制层的掺杂浓度为1×1018cm-3～1×1020cm-3。
7.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述上层algan调制层中al组分从下层algan调制层表面开始由0.2～0.3线性渐变递减至0。
8.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管的击穿电压公式表示为：
9.根据权利要求1所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管耗尽层的势垒电容公式表示为：
10.一种具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1～9任一所述的具有禁带宽度渐变调制的肖特基二极管，所述制备方法包括：
