[實用新型]InAs/GaSbⅡ類超晶格

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720838436.7
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN207282503U
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹耀輝;陳建橋
• 申請（專利權(quán)）人: 秦皇島博碩光電設(shè)備股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0304
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11316
• 代理人: 趙俊宏

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及InAs/GaSbⅡ類超晶格及紅外探測器材料技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型是對已知的InAs/GaSb組成的第二類超晶格的晶格層結(jié)構(gòu)進行改進。

背景技術(shù)

與其它紅外探測器相比，InAs/GaSbⅡ類超晶格紅外探測器具有響應(yīng)波段精確可控，響應(yīng)波段寬、工作溫度高、載流子壽命長、量子效率高、暗電流低和均勻性好及光學(xué)性能優(yōu)異的特點；由InAs，InSb，GaAs或者GaSb重復(fù)性的沉積薄膜得到的超晶格材料顯示了特殊的材料性能，例如有效的半導(dǎo)體能隙能，這些性能可以通過改變超晶格膜層厚度或者超晶格單位晶胞結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。

在專利號為 US8426845B2專利申請日為2013年3月23日的美國專利中公開了一種InAs和GaSb組成的第二類超晶格，它是一種長波紅外超晶格，它在超晶格的單元晶胞中添加一層或者多層銻化銦，來調(diào)整超晶格的有效能隙能的自由度。通過向超晶格的晶胞中添加一層或者多層砷化鎵則平衡由插入銻化銦層引起的晶格應(yīng)力。它通過改變每個周期內(nèi)每層InSb層厚度來調(diào)節(jié)超晶格可見光截止波長，通過在GaSb層和/或InAs層內(nèi)增插入薄的GaAs層來補償由于InSb厚度增加帶來的應(yīng)力，超晶格內(nèi)的GaAs內(nèi)層的應(yīng)用補償了由InSb層引起的超晶格質(zhì)量的損失。采用上述結(jié)構(gòu)的超晶格，盡管其可見光截止波長有所提高，使紅外探測器的優(yōu)點可以在更寬的范圍內(nèi)得到應(yīng)用，但是，由于此種結(jié)構(gòu)的超晶格中是在InAs或GaSb材料中插入了GaAs層，得到了一種對稱的結(jié)構(gòu)，它不僅需要在同一晶胞內(nèi)的InAs或GaSb插入InSb，還在兩相鄰晶胞的InAs和GaSb間插入InSb，因此，每個晶胞中不同材料間形成的界面增多，使得材料的生成難度提高，也就是材料的生成成本提高，質(zhì)量下降、設(shè)備的壽命降低，比如，在一個周期內(nèi)假設(shè)原有四個界面，每增加兩個界面設(shè)備的壽命會降低50%，同時設(shè)備的探測率不高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)由于InAs/GaSbⅡ類超晶格的晶內(nèi)界面多，使得材料的生長難度提高，材料的生長成本高、生產(chǎn)設(shè)備壽命低的不足，提供一種InAs/GaSbⅡ類超晶格。

本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

InAs/GaSbⅡ類超晶格，所述的InAs/GaSbⅡ類超晶格中單位晶胞內(nèi)部InAs和GaSb的界面層是InSb層，單位晶胞結(jié)構(gòu)為：InAs層、InSb層、GaSb層和GaAs層，InSb層在InAs層和GaSb層間，GaAs層在GaSb層外；

插入的所述的InSb層的厚度為InAs和GaSb形成的InSb界面層的1-3倍。

采用本實用新型結(jié)構(gòu)的InAs/GaSbⅡ類超晶格材料，在單位晶胞InAs和GaSb形成的界面層InSb層處增加InSb層的厚度，形成了單獨的InSb層，將GaAs層插入到了兩個相鄰晶胞的界面處，位于單位晶胞GaSb層外，補償因插入InSb層應(yīng)力而造成的單位晶胞內(nèi)應(yīng)力的增加，通過薄的GaAs層使晶格的每個晶胞內(nèi)的應(yīng)力和為0，使晶格中的InAs、GaSb不再對稱，也就是將GaAs層插入到一層的GaSb與另一層的InAs層間，減少了單位晶胞內(nèi)不同材料形成的界面的數(shù)量，簡化了單位晶胞內(nèi)材料的結(jié)構(gòu)，降低了晶格的生成難度，同時，由于此種結(jié)構(gòu)打破了現(xiàn)有技術(shù)在補償應(yīng)力時采用的對稱結(jié)構(gòu)，采用了非對稱結(jié)構(gòu)平穩(wěn)應(yīng)力，不僅減少了材料界面數(shù)量，減少了層級，且進一步提高了InAs/GaSbⅡ類超晶格材料的探測波長和探測率，本專利通過減少層級增加了探測波長，取得了意想不到的效果。

附圖說明

圖1為本實用新型超晶格材料單位晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為由InAs/GaSb組成的Ⅱ類超晶格材料單位晶胞第一種原子排列示意圖；

圖3為由InAs/GaSb組成的Ⅱ類超晶格材料單位晶胞第二種原子排列示意圖；

圖4為采用圖2所示單位晶胞原子排列方式的InAs/GaSbⅡ類超晶格材料中加入InSb層和GaAs層后單位晶胞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為采用圖3所示單位晶胞原子排列方式的InAs/GaSbⅡ類超晶格材料中加入InSb層和GaAs層后單位晶胞結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明

1-InAs 2-InSb 3-GaSb 4-GaAs

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例及附圖對本實用新型作進一步地描述：