[發明專利]一種CdTe/PbTe中紅外發光器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201110053124.2
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102364704A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 吳惠楨;蔡春鋒
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明專利涉及一種中紅外波段的異質結半導體發光器件及其制備方法。?

背景技術

PbTe是一種重要的窄帶隙半導體中紅外光電材料，用此材料制作的中紅外發光器件具有發光結構簡單易行，尺寸小等優點，用于微量氣體分析具有高靈敏性，因此在國防、環境監控和醫學、生物等諸多領域得到應用，例如，用于城市道路中汽車尾氣、化工廠有毒氣體的實時檢測，其研究、開發乃至生產受到關注。在20世紀80年代底和90年代初，PbSe/PbSrSe，PbTe/PbEuTe半導體異質結發光器件出現，不久就被應用到了上述許多領域，但是至今該類器件還需要在很低的溫度下(液氮)才能工作，器件性能還不夠理想，器件輸出光功率也比較小(＜1mW)，因此提高IV-VI半導體中紅外發光的工作溫度和發光效率是研究的重點。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種CdTe/PbTe中紅外發光器件及其制備方法。?

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：?

一種CdTe/PbTe中紅外發光器件，包括基底和沉積在基底上的CdTe/PbTe異質結，所述CdTe/PbTe異質結主要由窄帶隙PbTe半導體薄膜和較寬帶隙CdTe半導體薄膜構成。?

一種上述CdTe/PbTe中紅外發光器件的制備方法，該方法包括以下步驟：?

(1)準備CdZnTe、BaF₂、GaAs、Si或Ge基底；?

(2)利用分子束外延(MBE)設備生長PbTe單晶薄膜，PbTe單晶薄膜的生長溫度為300～350℃，厚度為500～2000nm；?

(3)再利用分子束外延(MBE)設備在PbTe薄膜上生長CdTe，CdTe薄膜的生長溫度為50～275℃，厚度為50～500nm。?

本發明的有益效果是：在室溫下能夠測量到強中紅外發光，比PbTe薄膜或PbTe/PbSrTe半導體異質結發光強度大數倍。?

附圖說明

圖1是PbTe半導體薄膜發光和CdTe/PbTe半導體異質結發光譜的效果比較圖；?

圖2為改變CdTe薄膜的生長溫度，CdTe/PbTe中紅外發光器件發光強度效果圖。?

具體實施方式

最近，我們在研究中發現了由巖鹽礦晶體結構PbTe與閃鋅礦晶體結構CdTe組成的半導體異質結可以大大增強PbTe的發光效率，比PbTe/PbEuTe，PbTe/PbSrTe發光強很多倍，發光波長在3～4微米，我們發現發光增強的物理機理是由PbTe和CdTe的極性界面效應導致的。它既可直接作為光致中紅外發光器件使用，也可作為電致中紅外發光器件的有源區材料得到應用，如中紅外發光二極管、中紅外激光二極管等。?

本發明無摻雜PbTe半導體單晶薄膜為基，在其表上生長一層CdTe納米薄膜層構成一種對于中紅外波段發光的CdTe/PbTe半導體異質結。無摻雜PbTe半導體單晶薄膜可以通過中國專利200810060092.7公開的方法制備，也可以通過其它方法制備得到。?

本發明CdTe/PbTe中紅外發光器件包括基底和沉積在基底上的CdTe/PbTe異質結，所述CdTe/PbTe異質結主要由窄帶隙PbTe半導體薄膜和較寬帶隙CdTe半導體薄膜構成。具體方案如下：?

選用CdZnTe、BaF2、GaAs、Si或Ge作為基底，按照中國專利200810060092.7半導體單晶薄膜的制備方法，利用分子束外延(MBE)設備在CdZnTe、BaF₂、GaAs、Si或Ge基底上生長無摻雜的PbTe半導體單晶薄膜，再利用分子束外延(MBE)設備在PbTe薄膜上生長CdTe半導體薄膜構成異質結。?

具體地，該CdTe/PbTe中紅外發光器件得制備方法包括以下步驟：?

(1)準備CdZnTe、BaF₂、GaAs、Si或Ge基底。?

(2)利用分子束外延(MBE)設備生長PbTe單晶薄膜，PbTe單晶薄膜的生長溫度為300～350℃，厚度為500～2000nm。?

(3)再利用分子束外延(MBE)設備在PbTe薄膜上生長CdTe，CdTe薄膜的生長溫度為50～275℃，厚度為50～500nm。?

下面根據附圖和實施例作進一步的說明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。?

實施例1?