[發明專利]分子束外延生長AlInAsSb超晶格材料的方法

有效

• 申請號: 201811470805.7
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109616403B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 郝瑞亭;常發冉;郭杰;李勇;劉欣星;顧康;劉斌;王璐
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/67;H01L31/18;H01L31/0304;H01L31/0352
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

1.分子束外延生長短波紅外探測材料AlInAsSb超晶格的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、首先測定生長AlInAsSb材料時三族元素Al、In的源爐溫度及相應的束流值，五族元素As、Sb的束流值，以及分子束外延生長的基準溫度T_c，并定義五族元素與三族元素的束流值比值分別為Sb/Al和As/In；

B、設定Sb/Al取值為固定值A，As/In取值為變量值x，通過對比不同x值時所制備的AlInAsSb材料的XRD圖譜，分析確定As/In的最佳值x_i；然后，設定As/In取值為最佳值x_i，Sb/Al取值為變量值y，通過對比不同y值時所制備的AlInAsSb材料的XRD圖譜，分析確定Sb/Al的最佳值y_i;

C、以T_c為基準溫度，調整AlInAsSb超晶格在GaSb襯底上的生長溫度，以15°C為步長進行變化，對所獲得的AlInAsSb材料樣品進行AFM測試，并根據AFM測得的均方根表面粗糙度確定其最佳生長溫度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A包括以下步驟：

A1、將GaSb襯底先后在進樣室及緩沖室中進行除氣；

A2、調整三族元素源爐溫度，直到其束流值達到三族元素所需生長速度所對應的束流值；根據三族元素的束流值和生長材料所需的Sb/Al取值和As/In取值，計算出五族元素Sb和As所需要的束流值，進一步測出與其相對應的針閥值；

A3、將經過除氣的GaSb襯底送入生長室，在銻氣氛保護下升溫至620°C并在該溫度進行脫氧；

A4、將經過脫氧的GaSb襯底降溫到540°C，并在該溫度生長銻化鎵緩沖層；

A5、待銻化鎵緩沖層生長完畢后，將GaSb襯底溫度繼續降溫，觀察GaSb襯底表面的再構變化，待GaSb襯底表面的×3再構轉變為×5再構并保持不變時，升高GaSb襯底溫度直到GaSb襯底表面的×5再構重新轉變為×3再構，將該溫度定為GaSb襯底的再構轉變溫度即基準溫度T_c。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟A5中，觀察GaSb襯底表面的再構變化時，使用反射式高能電子衍射裝置。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，編輯生長控制程序生長AlInAsSb超晶格材料，包括如下步驟：

①生長高溫銻化鎵緩沖層，設置GaSb襯底溫度為Tc+110°C，開Ga、Sb快門，其余快門關閉；

②將GaSb襯底溫度降至材料設置的生長溫度，生長AlSb勢壘層，開Al、Sb快門，其余快門關閉；

③保持GaSb襯底溫度不變，生長40個周期的AlInAsSb超晶格結構，材料生長順序依次為：AlSb、AlAs、AlSb、Sb、In、InAs、In、Sb；

④保持GaSb襯底溫度不變，生長AlSb勢壘層，開Al、Sb快門，其余快門關閉；

⑤保持GaSb襯底溫度不變，生長GaSb蓋層，開Ga、Sb快門，其余快門關閉；

⑥打開Sb快門，在Sb氣氛保護下直到襯底溫度降至370℃時關閉Sb快門并繼續降溫，在此期間Sb快門一直打開，直到溫度低于370℃，完成生長程序的編輯并運行。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，生長AlInAsSb超晶格材料時采用的生長速率分別為：InAs=0.4原子層/秒，AlSb=AlAs=0.4原子層/秒。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中，AlInAsSb超晶格材料樣品的XRD圖譜通過高分辨X射線雙晶衍射儀給出。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中，最佳值x_i和最佳值y_i確定過程如下：通過對比AlInAsSb超晶格材料的XRD圖譜襯底峰和超晶格零級衛星峰，兩個峰最接近時的取值為最佳值。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中，固定值A選自1-20之間任意取值。