一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法与流程

本发明涉及半导体节能芯片领域，具体为一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法。

背景技术：

1、阻性负载线路通常由具有良好导电性的铝、铜等金属材料制成，铝、铜等金属材料虽具电阻低、导电性好的优点，但金属材料在传输电流的过程中，由于金属材料中质子自身的正电荷围绕着中心轴运转时会形成一个单一的磁场使之旋转而不被脱离，名为自旋磁场，因此在金属材料中会存在数以万计的自旋磁场。由于自旋磁场的不定向性和不规则性，导致电子在金属材料中流动不规则，使之能量得不到充分释放，因此在实际中这种能量常常得不到充分地利用，降低了阻性负载线路的能量传输效率，造成了一定的能量浪费。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中所存在的阻性负载线路的能量传输效率低的问题，本发明公开了一种用于降低线损的半导体节能芯片，采用的技术方案是，包括半导体本体，所述半导体本体上依次设有复合镀层和覆盖层。

2、作为本发明的一种优选技术方案，所述复合镀层还包括氧化物晶体层、金属层、铁磁层和隔磁层。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述氧化物晶体层、金属层、铁磁层和隔磁层在所述半导体本体上自下而上依次设置。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述半导体本体为平板状砷化镓半导体晶体，厚度3-5mm。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述氧化物晶体层为导电金属氧化物，由一种或多种过渡金属氧化物组成，如氧化锌、氧化铁、氧化钛、氧化镍、氧化锰、氧化钴等，厚度300-500μm。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述金属层、所述铁磁层、所述隔磁层构成产生自旋流的异质结构，如pt/cofeb/fe、pt/nife/fe。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述金属层采用具有大的自旋轨道耦合效应的金属材料，主要有au，pd，cr，ta，w，pt，ru等，厚度100-200μm。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述铁磁层采用具有强磁性，且有平面内的磁化方向的材料，主要有ndfeb、nife、copt、co2mnsn、cofeb等选择方案，厚度200-300μm。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述隔磁层采用具有高导磁率的材料，主要有波莫合金、硅钢、矽钢、软铁等选择方案，厚度100-200μm。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述覆盖层为绝缘防腐涂层，覆盖层厚度为200-400μm。

11、本发明还公开了上述用于降低线损的半导体节能芯片的制备方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：

12、步骤1，清洗程序

13、将半导体本体清洗干净并烘干；

14、步骤2，煅烧程序

15、将金属氧化物球磨2-10h制成粒径100-300目粉末，并在1400-1600℃温度下煅烧1-2h，冷却备用；

16、步骤3，镀膜程序

17、采用表面镀膜工艺在半导体本体上依次镀上氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层，获得镀膜后芯片；

18、步骤4，切割程序

19、将所述步骤3中得到的镀有镀膜的镀膜后芯片切割成所需大小；

20、步骤5，静电喷涂程序

21、在所述步骤4中得到的切割后的芯片除底面外的各个表面喷涂绝缘防腐涂料。

22、本发明的有益效果：本发明通过在砷化镓半导体晶体平板上镀有由氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层组成的复合镀层，利用金属层、铁磁层、隔磁层三层膜结构中的自旋泵-逆自旋霍尔效应产生自旋电流，自旋电流向氧化物晶体层的导电表层注入后，形成了电荷流，利用该电荷流的产生的磁场作用于砷化镓半导体晶体平板后产生的带状结构与阻性负载线路产生的同频共振能够使金属材料中的电子有序排列，规则流动，提高了阻性负载线路的传输效率，并达到了减少线损的效果。

23、进一步的，通过对多层膜结构的设计，不需要外置的辅助设备(包括偏置电压、磁场等)就能使砷化镓半导体晶体平板正常工作，在半导体晶体平板的电子系统内形成电子流动带状结构并产生振荡现象，实现了半导体节能芯片的集成化制造和一体化应用。

技术特征：

1.一种用于降低线损的半导体节能芯片，包括半导体本体(6)，其特征在于：所述半导体本体(6)上依次设有复合镀层和覆盖层(1)。

2.根据权利要求1所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述复合镀层还包括氧化物晶体层(5)、金属层(4)、铁磁层(3)和隔磁层(2)；所述覆盖层(1)为绝缘防腐涂层，覆盖层厚度为200-400μm。

3.根据权利要求2所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述氧化物晶体层(5)、金属层(4)、铁磁层(3)和隔磁层(2)在所述半导体本体(6)上自下而上依次设置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述半导体本体(6)为砷化镓半导体晶体，厚度3-5mm。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述氧化物晶体层(5)为导电金属氧化物，厚度300-500μm。

6.根据权利要求2或3所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述金属层(4)、所述铁磁层(3)、所述隔磁层(2)构成产生自旋流的异质结构。

7.根据权利要求6所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述金属层(4)采用具有大的自旋轨道耦合效应的金属材料，厚度100-200μm。

8.根据权利要求6所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述铁磁层(3)采用具有强磁性，且有平面内的磁化方向的材料，厚度200-300μm。

9.根据权利要求6所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片，其特征在于：所述隔磁层(2)采用具有高导磁率的材料，厚度100-200μm。

10.一种制备如权利要求2所述的一种用于降低线损的半导体节能芯片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于降低线损的半导体节能芯片及其制造方法，涉及半导体节能芯片领域，旨在解决现有技术中线损大，传输效率低的问题，采用的技术方案是，在半导体本体上依次设置氧化物晶体层、金属层、铁磁层、隔磁层和覆盖层。通过在砷化镓半导体晶体平板上镀复合镀层，利用金属层、铁磁层、隔磁层三层膜结构中的自旋泵‑逆自旋霍尔效应产生自旋电流，自旋电流向氧化物晶体层的导电表层注入后，形成了电荷流，利用该电荷流的产生的磁场作用于砷化镓半导体晶体平板后产生的带状结构与阻性负载线路产生的同频共振能够使金属材料中的电子有序排列，规则流动，提高了阻性负载线路的传输效率，并达到了减少线损的效果。

技术研发人员：杨昉,王凯,刘发民,薄建民
受保护的技术使用者：中能福韵绿色能源（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13