CN108914204A - 一种异质外延薄膜结构 - Google Patents

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牛萍娟
刘宏伟
张建新
李玉强
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Abstract

本发明涉及一种外延薄膜结构。所述外延薄膜结构包括：一基底，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底；一外延层，所述外延层为具有介电可调性能的氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长；以及一缓冲层，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成。

Description

一种异质外延薄膜结构
技术领域
本发明涉及一种异质外延薄膜结构，尤其涉及一种氮化镓基底上的介电可调薄膜外延薄膜结构。
背景技术
铋基立方焦绿石结构介质材料在高Q值微波压控器件方面有广阔的应用前景。同时，由于其微波下高介电常数与低损耗特性还可用于氮化镓高电子迁移率晶体管的栅介质薄膜，降低直接隧穿效应和栅介质层承受的电场强度。若能将其与氮化镓集成生长，将会促进单片微波集成电路的多功能集成与小型化，并提高***可靠性。
现有技术主要包括：(1)采用磁控溅射、脉冲激光沉积等物理薄膜生长方法通过调节工艺参数实现薄膜取向生长；(2)采用溶胶凝胶等湿化学方法通过调节退火工艺或模板控制实现薄膜去向生长。然而由于氮化镓基底的晶体结构与具有介电可调特性的立方焦绿石结构Bi1.5ZnNb1.5O7或Bi1.5MgNb1.5O7材料的晶体结构差异较大，现有技术主要是获得多晶结构的Bi1.5ZnNb1.5O7或Bi1.5MgNb1.5O7薄膜，并通过工艺条件控制薄膜生长质量和取向，无法获得氮化镓基底上立方焦绿石结构Bi1.5ZnNb1.5O7或Bi1.5MgNb1.5O7外延薄膜。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种由氮化镓基底、具有介电可调性能的氧化物薄膜、缓冲层构成的异质外延薄膜结构，应用于单片微波集成电路的微波压控可调电容单元。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种外延薄膜结构，所述外延薄膜结构包括：一基底，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底；一外延层，所述外延层为具有介电可调性能的氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长；以及一缓冲层，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成。
进一步地，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底。
进一步地，所述外延层为具有介电可调性能的金属氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长。
进一步地，所述具有介电可调性能的金属氧化物薄膜，进一步具体为立方焦绿石结构的铌酸铋锌Bi1.5ZnNb1.5O7或铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7薄膜。
进一步地，所述立方焦绿石结构的铌酸铋锌Bi1.5ZnNb1.5O7或铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7薄膜为外延结构且其晶面方向可设定为(222)或(400)。
进一步地，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成，所述两层氧化物薄膜分别为ZnO与TiO2薄膜且TiO2薄膜紧邻氮化镓基底、ZnO薄膜紧邻外延层。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种氮化镓基底上外延生长的介电可调薄膜结构，克服了现有技术在外延生长立方焦绿石结构Bi1.5ZnNb1.5O7或Bi1.5MgNb1.5O7薄膜方面的不足，在微波压控器件领域具有广泛用途。
附图说明
图1是本发明的氮化镓基底示意图；
图2是本发明的缓冲层薄膜结构示意图；
图3是本发明的外延薄膜结构示意图；
图中，氮化镓基底1、外延生长面2、第一缓冲层TiO2薄膜3、第二缓冲层ZnO薄膜4、外延层5。
具体实施方式
本发明公开一种异质外延薄膜结构，所述外延薄膜结构包括：一基底，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底；一外延层，所述外延层为具有介电可调性能的氧化物薄膜，进一步具体为立方焦绿石结构的铌酸铋锌Bi1.5ZnNb1.5O7或铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长；以及一缓冲层，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成，两层氧化物薄膜分别为ZnO与TiO2薄膜且TiO2薄膜紧邻氮化镓基底、ZnO薄膜紧邻外延层。下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1列出本发明的氮化镓基底结构示意图，所述氮化镓基底(1)包含一个外延生长面(2)。
如图2列出本发明的缓冲层薄膜结构示意图。所述缓冲层由第一缓冲层TiO2薄膜(3)和第二缓冲层ZnO薄膜(4)组成，且第一缓冲层TiO2薄膜(3)紧邻氮化镓基底(1)的外延生长面(2)，且第二缓冲层ZnO薄膜(4)紧邻外延层(5)。
如图3所示，列出本发明的本发明的外延薄膜结构示意图。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的更动和修饰，都应属于本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种外延薄膜结构，其包括：一基底，所述基底为具有一外延生长面的氮化镓基底；一外延层，所述外延层为具有介电可调性能的金属氧化物薄膜，该薄膜在所述基底的外延生长面上生长；一缓冲层，所述缓冲层设置于该基底与外延层之间，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成。
2.如权利要求1所述的外延薄膜结构，其特征在于，所述外延层为具有介电可调性能的金属氧化物薄膜，进一步具体为立方焦绿石结构的铌酸铋锌Bi1.5ZnNb1.5O7或铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7薄膜。
3.如权利要求1所述的外延薄膜结构，其特征在于，所述缓冲层由两层氧化物薄膜构成，所述两层氧化物薄膜分别为ZnO与TiO2薄膜且TiO2薄膜紧邻氮化镓基底、ZnO薄膜紧邻外延层。
4.如权利要求2所述的铌酸铋锌或铌酸铋镁薄膜，其特征在于，所述薄膜为外延结构且其晶面方向可设定为(222)或(400)。
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