[發明專利]一種銻化物量子點超晶格結構及其生長方法

有效

• 申請號: 201910187930.5
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109950303B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 于天;劉舒曼;寧超;徐波;劉峰奇;陳涌海;王利軍;劉俊岐;張錦川;卓寧;翟慎強;王占國
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L29/15
• 分類號: H01L29/15;H01L21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種銻化物量子點超晶格結構，包括：

一襯底；

一緩沖層，為一層半導體材料或兩層不同的半導體材料，其外延于襯底上；以及

一量子點超晶格區，由多個量子點超晶格層組成，具體包括：

一過渡層，其外延于緩沖層上；

一量子點層，其外延于過渡層上；

一抑制層，其外延于量子點層上，所述抑制層為AlAs_1-xSb_x，x＝0.7-1.0，厚度在之間；以及

一砷化物蓋層，為一層砷化物材料或兩層不同的砷化物材料，其外延于抑制層上；

其中，在所述緩沖層上沉積Sb形成一銻化物過渡層，所述過渡層為GaSb，所述過渡層是在襯底溫度為400℃-480℃時在緩沖層上沉積Sb，然后與所述緩沖層表面的As交換生成該過渡層，厚度為

2.根據權利要求1所述的銻化物量子點超晶格結構，其中：

所述襯底為GaAs；

所述緩沖層是與襯底晶格相匹配的砷化物，包括GaAs或AlAs，該緩沖層的厚度在100nm-500nm之間。

3.根據權利要求1所述的銻化物量子點超晶格結構，其中：

所述過渡層為GaSb，其厚度為

所述量子點層為銻化物，其厚度在之間。

4.根據權利要求1所述的銻化物量子點超晶格結構，其中：

所述砷化物蓋層為GaAs或AlAs，總厚度在5nm-100nm之間。

5.根據權利要求1所述的銻化物量子點超晶格結構，其中：

所述銻化物為GaSb、InSb或GaInSb；

所述砷化物為GaAs、AlAs或InAs。

6.一種制備權利要求1至5中任一項所述的銻化物量子點超晶格結構的方法，包括：

提供一襯底；

在襯底上外延生長一層或兩層緩沖層；

在緩沖層上沉積Sb，形成一銻化物過渡層，所述在緩沖層上沉積Sb形成一銻化物過渡層的步驟中，所述過渡層為GaSb，所述過渡層是在襯底溫度為400℃-480℃時在緩沖層上沉積Sb，然后與所述緩沖層表面的As交換生成該過渡層，厚度為

在過渡層上外延生長一銻化物量子點層；

在量子點層上外延生長一抑制層，所述在量子點層上外延生長一抑制層的步驟中，所述抑制層為AlAs_1-xSb_x，x＝0.7-1.0，所述抑制層是在襯底溫度為400℃-480℃時采用分子束外延生長在量子點層之上，厚度在之間；以及

在抑制層上外延生長一層或兩層砷化物蓋層。

7.根據權利要求6所述的方法，其中所述提供一襯底的步驟中，所述襯底為GaAs。

8.根據權利要求6所述的方法，其中所述在襯底上外延生長一層或兩層緩沖層的步驟中，所述緩沖層是砷化物GaAs或AlAs，所述緩沖層是在襯底溫度為580℃-620℃時采用分子束外延技術生長在襯底之上，厚度在100nm-500nm之間。

9.根據權利要求6所述的方法，其中：

所述在過渡層上外延生長一量子點層的步驟中，所述量子點層為銻化物，所述量子點層是在襯底溫度為400℃-480℃時采用分子束外延技術生長在過渡層之上，厚度在之間。

10.根據權利要求6所述的方法，其中：

所述在抑制層上外延生長一層或兩層砷化物蓋層的步驟中，所述砷化物蓋層為GaAs或AlAs，所述砷化物蓋層是在襯底溫度為400℃-480℃時采用分子束外延技術生長在抑制層之上，總厚度在5nm-100nm之間。