[發(fā)明專利]一種稀鉍半導(dǎo)體量子阱

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710356260.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107123714B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳麗;王庶民;張焱超;潘文武;王利娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): 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(dǎo)體量子阱，從下到上依次包括：下勢(shì)壘層(2)、含有鉍元素的量子阱層(3)和上勢(shì)壘層(4)；其特征在于，在量子阱層(3)中設(shè)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(dǎo)帶底和價(jià)帶頂分別低于量子阱的材料的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂，δ摻雜層的引入使得在量子阱的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間被引入V字形的勢(shì)阱，導(dǎo)帶底進(jìn)一步降低。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀鉍半導(dǎo)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(jí)。

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

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

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱，其特征在于，所述下勢(shì)壘層(2)和上勢(shì)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(quán)利要求1所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱的制備方法，包括：

步驟S1：在GaX襯底上生長(zhǎng)材料為AlGaX或GaX的下勢(shì)壘層；

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

步驟S3：在量子阱層上生長(zhǎng)上勢(shì)壘層；

其中，所述X為N，P，As或Sb。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱的制備方法，其特征在于，所述在生長(zhǎng)材料為AlGaX下勢(shì)壘層與生長(zhǎng)量子阱層之間包括生長(zhǎng)材料為GaX的低溫下勢(shì)壘層。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的稀鉍半導(dǎo)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(zhǎng)下勢(shì)壘層之前生長(zhǎng)與襯底相同材料的緩沖層。

9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱的制備方法，其特征在于，所述生長(zhǎng)采用分子束外延或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)技術(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱的制備方法，其特征在于，在步驟S2生長(zhǎng)GaX層的過(guò)程中中途停止生長(zhǎng)，并在X壓保護(hù)下，使生長(zhǎng)溫度下降，隨后繼續(xù)生長(zhǎng)。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱的制備方法，其特征在于，在所述生長(zhǎng)溫度下降前，生長(zhǎng)溫度維持在450℃～650℃，生長(zhǎng)溫度下降后，生長(zhǎng)溫度維持在300℃～400℃。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的稀鉍半導(dǎo)體量子阱的制備方法，其特征在于，生長(zhǎng)所述量子阱層時(shí)，X壓調(diào)至在該溫度下生長(zhǎng)GaX所需要的最小X壓。