[發(fā)明專利]一種銦磷氮鉍材料及其制備方法和使用該材料的激光器和探測器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711001047.X
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN107768459B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁丹;王庶民;張麗
• 申請（專利權(quán)）人: 超晶科技（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/0304
• 分類號(hào): H01L31/0304;H01L31/109;H01L31/18;H01S5/343
• 代理公司: 北京匯信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 戴鳳儀

本發(fā)明涉及材料學(xué)領(lǐng)域，特別是一種銦磷氮鉍材料及其制備方法和使用該材料的激光器和探測器及其制備方法，所述銦磷氮鉍材料包括：磷化銦襯底；磷化銦緩沖層，設(shè)置在所述磷化銦襯底之上；及銦磷氮鉍本體，設(shè)置在所述磷化銦緩沖層之上；所述銦磷氮鉍本體的化學(xué)式為InP_1?x?yN_xBi_y，其中x和y是分別是氮原子和鉍原子的濃度百分比，且0<x<11.1％，0<y<11.1％。本申請所提供的銦磷氮鉍材料，具有較小的禁帶寬度，同時(shí)更易生長并更加穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料學(xué)領(lǐng)域，特別是一種銦磷氮鉍材料。

背景技術(shù)

III-V族半導(dǎo)體材料廣泛的應(yīng)用于激光器、光電管及光纖通信等領(lǐng)域中。其中，窄帶隙材料在微電子、光電子領(lǐng)域作為高速電子及光電子器件襯底具有很大的優(yōu)勢，同時(shí)也非常適用于垂直光場激光器和高電子載流子晶體管。氮原子為V族元素中原子半徑最小的原子，將其摻入到III-V族材料中將會(huì)影響本征材料導(dǎo)帶部分，有效調(diào)控本征材料禁帶寬度。即將氮(N)原子單獨(dú)加入磷化銦中之后，能夠進(jìn)一步的，變窄磷化銦的帶隙，以提高其半導(dǎo)體性能。然而，當(dāng)摻入氮(N)原子時(shí)，隨著N組分增加，銦氮(In-N)鍵長呈增大趨勢，銦磷(In-P)鍵長呈減小趨勢，從而In-N鍵長與In-P鍵長差值逐漸增大，使得氮原子的摻入更加困難。如此，只能將磷化銦的帶隙在很小的幅度內(nèi)變窄，因此沒有辦法大幅度提升其半導(dǎo)體性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種銦磷氮鉍材料，以降低傳統(tǒng)材料的帶隙。

上述的銦磷氮鉍材料，包括：磷化銦襯底；磷化銦緩沖層，設(shè)置在所述磷化銦襯底之上；及銦磷氮鉍本體，設(shè)置在所述磷化銦緩沖層之上；所述銦磷氮鉍本體的化學(xué)式為InP_1-x-yN_xBi_y，其中x和y是分別是氮原子和鉍原子的濃度百分比，且0&lt;x&lt;11.1％，0&lt;y&lt;11.1％。

本發(fā)明還提供一種銦磷氮鉍材料的制備方法，以制備一種窄帶隙的半導(dǎo)體材料。

上述的銦磷氮鉍材料的制備方法，括如下步驟：

S1：采用分子束外延或金屬有機(jī)物氣相沉積的外延生成工具在磷化銦襯底上生成磷化銦緩沖層；及

S2：采用分子束外延或金屬有機(jī)物氣相沉積的外延生成工具在所述磷化銦緩沖層上形成銦磷氮鉍薄膜和異質(zhì)結(jié)材料；

所述銦磷氮鉍薄膜的化學(xué)式為InP_1-x-yN_xBi_y，其中x和y是分別是氮原子和鉍原子的濃度百分比，且0&lt;x&lt;11.1％，0&lt;y&lt;11.1％。

本發(fā)明還提供一種激光器，以能夠覆蓋近紅外至遠(yuǎn)紅外范圍。