[發明專利]一種梯度摻雜的Ⅱ類超晶格材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410323310.7
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104134712A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 邢偉榮;劉銘;尚林濤;周朋;鞏鋒;周立慶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 梁軍

1.一種梯度摻雜的Ⅱ類超晶格材料的制備方法，其特征在于，包括：

在具有緩沖層的GaSb襯底上生長N型下電極層xMLInAs/yMLGaSb；

在生長了N型下電極層上繼續生長N型梯度摻雜超晶格層xMLInAs/yMLGaSb；

在生長N型梯度摻雜超晶格層上繼續進行本征層i層生長xMLInAs/yMLGaSb；

在本征層上繼續進行P型梯度摻雜超晶格層生長xMLInAs/yMLGaSb；

在P型梯度摻雜超晶格層上進行P型上電極層生長xMLInAs/yMLGaSb，以得到梯度摻雜的Ⅱ類超晶格材料；

其中，ML為一個分子層厚度，x和y為分子層個數，各個層的厚度周期數根據Ⅱ類超晶格材料需求的性能確定。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括：

在生長完緩沖層后的GaSb襯底降溫至超晶格生長溫度的情況下，生長N型下電極層xMLInAs/yMLGaSb，厚度為75±2個周期，其中，在生長過程中，交替開啟各源爐快門，按照預定濃度對InAs進行摻雜，濃度由摻雜源溫度決定，InAs層生長速率為0.1-0.3ML/s，GaSb層生長速率為0.5ML/s，其中，各源爐包括：In源、As源、Ga源、Sb源和摻雜源；

生長N型梯度摻雜超晶格層xMLInAs/yMLGaSb，厚度為25±2個周期，其中，在生長過程中對InAs摻雜，生長過程摻雜源進行均勻降溫，以實現在生長過程中達到摻雜濃度由高到低的變化；

生長本征層i層xMLInAs/yMLGaSb，生長厚度為2±0.5μm，其中，生長過程中關閉摻雜源快門；

生長P型梯度摻雜超晶格層xMLInAs/yMLGaSb，厚度為25±2個周期，其中，生長過程對GaSb進行摻雜，生長過程摻雜源進行均勻升溫，實現在生長過程達到摻雜濃度由低到高的變化；

生長P型上電極層xMLInAs/yMLGaSb，厚度為25±2個周期，其中，在生長過程中對GaSb進行摻雜；

生長完成后，除了Sb源保護外，關閉所有源爐快門進行降溫，直到溫度降至350℃后，關閉Sb源快門。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，按照預定濃度對InAs進行摻雜中，所述預定濃度為2×10¹⁸cm^-3-4×10¹⁸cm^-3。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，

在生長N型梯度摻雜超晶格層，對InAs摻雜時，生長過程摻雜源進行T₁-T₂的均勻降溫，以實現在生長過程中達到摻雜濃度由4×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁶cm^-3的變化，其中，T₁實現高摻雜濃度4×10¹⁸cm^-3，T₂實現低摻雜濃度1×10¹⁶cm^-3；

在生長P型梯度摻雜超晶格層，對GaSb進行摻雜時，生長過程摻雜源進行T₃-T₄的均勻升溫，實現在生長過程達到摻雜濃度由1×10¹⁶cm^-3～4×10¹⁸cm^-3的變化，其中T₃實現低摻雜濃度1×10¹⁶cm^-3，T₄實現高摻雜濃度4×10¹⁸cm^-3。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，

在生長P型上電極層，對GaSb進行摻雜時，摻雜源溫度為T₃，摻雜濃度為2×10¹⁸cm^-3-4×10¹⁸cm^-3。