[發明專利]一種稀鉍半導體量子阱

有效

• 申請號: 201710356260.6
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107123714B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 岳麗;王庶民;張焱超;潘文武;王利娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/30;H01L33/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

1.一種稀鉍半導體量子阱，從下到上依次包括：下勢壘層(2)、含有鉍元素的量子阱層(3)和上勢壘層(4)；其特征在于，在量子阱層(3)中設有至少一層n型δ摻雜層(7)，該δ摻雜層(7)的材料為S，Si，Se或Te；n型δ摻雜層(7)的導帶底和價帶頂分別低于量子阱的材料的導帶底和價帶頂，δ摻雜層的引入使得在量子阱的導帶和價帶之間被引入V字形的勢阱，導帶底進一步降低。

2.根據權利要求1所述的稀鉍半導體量子阱，其特征在于，所述δ摻雜層(7)的摻雜面密度為10¹²cm^-2量級。

3.根據權利要求1或2所述的稀鉍半導體量子阱，其特征在于，所述下勢壘層(2)與量子阱層(3)之間、上勢壘層(4)與量子阱層(3)之間分別設有低溫下勢壘層(21)和低溫上勢壘層(41)。

4.根據權利要求3所述的稀鉍半導體量子阱，其特征在于，所述下勢壘層(2)和上勢壘層(4)的厚度為50nm～400nm，低溫下勢壘層(21)和低溫上勢壘層(41)的厚度為30～100nm，量子阱層(3)的厚度為2～15nm。

5.根據權利要求1所述的稀鉍半導體量子阱，其特征在于，所述下勢壘層(2)和上勢壘層(4)的材料為AlGaX或GaX，量子阱層(3)的材料為GaXBi，其中，X為N，P，As或Sb。

6.一種權利要求1所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，包括：

步驟S1：在GaX襯底上生長材料為AlGaX或GaX的下勢壘層；

步驟S2：在所述下勢壘層上生長材料為GaXBi的量子阱層，并在生長所述量子阱層的過程中生長n型δ摻雜層；n型δ摻雜層(7)的導帶底和價帶頂分別低于量子阱的材料的導帶底和價帶頂，δ摻雜層的引入使得在量子阱的導帶和價帶之間被引入V字形的勢阱，導帶底進一步降低；

步驟S3：在量子阱層上生長上勢壘層；

其中，所述X為N，P，As或Sb。

7.根據權利要求6所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，其特征在于，所述在生長材料為AlGaX下勢壘層與生長量子阱層之間包括生長材料為GaX的低溫下勢壘層。

8.根據權利要求6所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中在襯底上生長下勢壘層之前生長與襯底相同材料的緩沖層。

9.根據權利要求6或7所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，其特征在于，所述生長采用分子束外延或金屬有機化學氣相沉積生長技術。

10.根據權利要求6或7所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，其特征在于，在步驟S2生長GaX層的過程中中途停止生長，并在X壓保護下，使生長溫度下降，隨后繼續生長。

11.根據權利要求10所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，其特征在于，在所述生長溫度下降前，生長溫度維持在450℃～650℃，生長溫度下降后，生長溫度維持在300℃～400℃。

12.根據權利要求11所述的稀鉍半導體量子阱的制備方法，其特征在于，生長所述量子阱層時，X壓調至在該溫度下生長GaX所需要的最小X壓。