[發明專利]采用AlSb緩沖層制備AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法

無效

• 申請號: 200910067383.3
• 申請日: 2009-08-10
• 公開（公告）號: CN101645577A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 李占國;劉國軍;尤明慧;李林;李梅;喬忠良;鄒永剛;鄧昀;王勇;王曉華;趙英杰
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S5/343
• 分類號: H01S5/343
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體激光器材料技術領域，屬于半導體激光器新型材料的外延生長技術領域。?

背景技術

III-V族化合物半導體激光器主要有GaN基紫外/近紫外波段激光器；可見光、近紅外InP基和GaAs基多量子阱激光器；2-5μm?GaSb基激光器和涵蓋中紅外乃至遠紅外(THz)波段的量子級聯激光器(QCL)等。由于技術上的原因和信息產業的飛速發展，針對GaAs基和InP基多量子阱激光器的研究工作過去得到了廣泛的開展，到現在其技術上已經相對比較成熟。工作于該波段的激光器和探測器在軍事和民用的許多領域都有重要的應用。在痕量氣體檢測、工業控制、大氣環境監測、反化學戰、反生物戰、醫學診斷和藥物鑒定等領域有重要應用。含氟光纖在2-4μm波段的傳輸損耗比傳統的石英光纖低2個數量級，若采用這些光纖，則光纖通信的無中繼距離可達幾千公里。因此中紅外波段的激光器在新一代光纖通信領域有著重要的應用前景。?

AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱激光器屬于第一類量子阱結構，InGaAsSb為勢阱層，AlGaAsSb為勢壘層。InGaAsSb為四元系材料，In和As組分、勢阱層的應變與阱寬這四個變量的不同組合都可使激光器的出射波長大于2μm，這為激光器材料的設計和優化提供了更多自由度。但是銻化物材料和器件的研究存在相當的難度，銻化物材料存在很大的不互溶隙，在不互溶隙內的材料為亞穩態，優質材料生長難度十分大，是III-V族化合物中最復雜的材料之一，也是國際上主攻的科技關鍵之一。?

本發明提出以AlSb緩沖層制備AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法，制備高質量的AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱激光器材料。?

發明內容

本發明申請提出了一種采用AlSb緩沖層制備AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法。AlSb緩沖層，這種方法可以獲得更高質量的晶體質量和表面平整度。AlSb緩沖層的作用是：(1)充當表面活化劑，降低了襯底與外延層之間的界面自由能，(2)充當了一個濾板的作用，抑制了位錯的產生。?

在多量子阱的設計上，對于勢壘層，考慮到晶格匹配和應變補償，以及AlGaAsSb材料存在較大的不互溶隙，可供選擇的組分范圍較小，選擇的勢壘層組分為Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97。對于InGaAsSb勢阱層材料，同樣也存在不互溶隙的問題，當材料的組分處于不互溶隙時，?容易產生分凝現象，制備難度很大，選擇的勢壘層組分為In_0.35Ga_0.65As_0.1Sb_0.9。?

本發明申請提出了一種采用AlSb緩沖層制備AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法。本發明是這樣實現的，見圖1所示，AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延結構包括GaSb襯底(1)，AlSb緩沖層(2)，Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97下限制層(3)，Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97壘層(4)，In_0.65Ga_0.35As_0.1Sb_0.9量子阱層(5)，Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97上限制層(6)，GaSb歐姆層(7)。所采用的設備為分子束外延設備(MBE)。?

本發明的技術效果在于可以改善外延生長多量子阱的質量，進而有效提高半導體激光器的材料性能。?

附圖說明：

圖1為采用AlSb緩沖層制備AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的結構示意圖。

圖2為采用AlSb緩沖層制備的取不通測試位置的AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱外延材料的X射線圖(HXRD)。

圖3為采用AlSb緩沖層制備的取不通測試位置的AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱外延材料的(300K)光熒光圖(PL)。

具體實施方式