[發明專利]組分可調的三元InGaAs和InGaN材料納米線外延生長方法

在審

• 申請號: 201911171973.0
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110931349A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 弗拉基米爾·杜布羅夫斯基;維克多·烏斯季諾夫;黃輝
• 申請（專利權）人: 塞斯奧特（南京）電子科技有限公司;南京奧斯登電子信息產業研究院有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L33/30;H01L33/32
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 劉瑋

本發明公開了一種組分可調的三元InGaAs和InGaN材料納米線外延生長方法，該方法通過抑制外延生長過程中三元III?V和III?N納米結構中體積混溶隙實現。通過本發明的方法可以獲得任意組分x的In_xGa_1?xAs或In_xGa_1?xN納米結構。這種方法實現了在三元In_xGa_1?xAs和In_xGa_1?xN材料納米線組分x從0.1到0.8變化范圍的特定實例，利用金屬?有機氣相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)技術在金屬催化劑作用下，通過氣?液?固或氣?固?固方法生長。

技術領域

本發明涉及

背景技術

三元III-V族和III-N合金的混溶隙(例如InGaAs或InGaN)經常阻礙在新一代電子和光電子器件中被需求的組分調節。InGaAs是在光譜范圍從1.1到1.7微米的光電二級管和紅外探測器、半導體激光、三結光伏和高遷移率晶體管的材料選擇。InGaN被廣泛用于許多應用包括藍-綠和白光LED和電力電子。InGaAs或InGaN中的混溶隙產生于不同固態III-V族配對的高相互作用常數，與InAs和GaAs或InN和GaN之間的高晶格失配有關。在這里，我們提出了一種基于動力學基礎針對這些材料抑制混溶隙的方法，三元納米結構生長在高過度飽和的氣相或液相母相中。我們提出了通過不同外延技術下的氣-液-固或汽-固-固方法實現Au催化InGaAs納米線和自催化InGaN納米線生長。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種組分可調的三元InGaAs和InGaN材料納米線外延生長方法，通過不同外延技術下的氣-液-固或汽-固-固方法實現Au催化InGaAs納米線和自催化InGaN納米線生長。

為解決上述技術問題，本發明采取如下技術方案：組分可調的三元InGaAs和InGaN材料納米線外延生長方法，該方法通過抑制外延生長過程中三元III-V和III-N納米結構中體積混溶隙實現。

進一步地，用于實現空間均勻組分x范圍從0.1到0.8的Au催化In_xGa_1-xAs和In_xGa_1-xN納米線生長的方法。

本發明基于可變組分In_xGa_1-xN納米線的Si集成RGB-LED，其特征在于：使用高過度飽和氣相，通過過量材料輸入確保對應的平均生長速率在MOVPE和HVPE情況下為10nm/s或在MBE情況下為1nm/s，硅襯底的對比溫度為630-690℃；該溫度范圍足夠改變InGaAs納米線中InAs部分允許發射光從藍色變為紅色，通過減少低溫下In的去吸附。

本發明的有益效果：本發明的方法可以獲得任意組分x的In_xGa_1-xAs或In_xGa_1-xN納米結構；實現了在三元In_xGa_1-xAs和In_xGa_1-xN材料納米線組分x從0.1到0.8變化范圍的特定實例，利用金屬-有機氣相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)技術在金屬催化劑作用下，通過氣-液-固或氣-固-固方法生長。

附圖說明

為了更清晰地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為InGaAs材料450℃下組分圖。

圖2為InGaAs的混溶隙，x1和x2為混溶區域的邊界。