[實用新型]一種超晶格量子點結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921464586.1
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN211404521U
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州辰睿光電有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44;H01S5/028;H01L23/29;H01L31/0216;H01L31/18;B82Y40/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張韜

本實用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超晶格量子點結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中襯底和化合物半導(dǎo)體材料,有著不同晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù),若直接生長化合物半導(dǎo)體材料在襯底上,會形成缺陷并進一步影響生長質(zhì)量和器件性能的問題，其技術(shù)要點在于包括襯底，所述襯底上外延生長有活性層，所述活性層相對所述襯底一側(cè)生長有一層或多層異質(zhì)量子點結(jié)構(gòu)；所述異質(zhì)量子點結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的誘導(dǎo)層和間隔層，位于同層的所述誘導(dǎo)層相比所述間隔層靠近所述襯底一側(cè)。本實用新型可有效增大量子點大小，亦可抑制聚結(jié)點的形成,可有效作為光學(xué)器件或電子器件實現(xiàn)阻隔缺陷的鈍化層，而且制作工藝成本低，不需添加任何新的工藝設(shè)備即可完成。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超晶格量子點結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

異質(zhì)量子點結(jié)構(gòu)涉及以下內(nèi)容：按材料分包括以鍺、硅等單質(zhì)半導(dǎo)體材料，也包括III族氮化物，磷化物，砷化物及II-VI族等化合物半導(dǎo)體；按體系尺寸劃分，為納米尺度，屬于介觀體系、量子體系研究領(lǐng)域。按生長方法分包括以金屬有機物化學(xué)氣相沉積，分子束外延，熱壁外延等為代表的超晶格外延生長技術(shù)，即可以生長原子量級的超薄薄漠和突變界面的外延生長技術(shù)；按外延材料種類分包括以化學(xué)組份不同，禁帶寬度不同材料為代表的異質(zhì)外延。

量子點是尺寸在納米量子的微小晶體結(jié)構(gòu)，其典型特征是電子波函數(shù)的完全局域化和能譜的量子化。量子點結(jié)構(gòu)具有一些十分顯著的量子化效應(yīng)，它直接影響量子點的各種物理性質(zhì)，如電子結(jié)構(gòu)，輸運性質(zhì)以及光學(xué)性質(zhì)等。因此具有極為廣闊的器件應(yīng)用前景。

另外，半導(dǎo)體有源光器件、高速電子器件一般必須生長在化合物半導(dǎo)體材料襯底上，但是近年來如何集成光和電子器件,使未來的芯片能更加微縮和提高效能,成為一個重要的課題,矽襯底和化合物半導(dǎo)體材料,有著不同晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù),因此若直接生長化合物半導(dǎo)體材料在矽襯底上,會形成缺陷并進一步影響生長的質(zhì)量和器件的特性和性能。

實用新型內(nèi)容

因此，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中襯底和化合物半導(dǎo)體材料,有著不同晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù),若直接生長化合物半導(dǎo)體材料在襯底上,會形成缺陷并進一步影響生長質(zhì)量和器件性能的缺陷，從而提供一種超晶格量子點結(jié)構(gòu)，能有效提高量子點的大小,并避免聚結(jié)點的形成。

本實用新型的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：

一種超晶格量子點結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底上外延生長有活性層，所述活性層相對所述襯底一側(cè)生長有一層或多層異質(zhì)量子點結(jié)構(gòu)；

所述異質(zhì)量子點結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的誘導(dǎo)層和間隔層，位于同層的所述誘導(dǎo)層相比所述間隔層靠近所述襯底一側(cè)。

可選地，所述間隔層為GaAs層，所述誘導(dǎo)層為InAs層。

可選地，所述間隔層的厚度小于20nm，所述誘導(dǎo)層的厚度小于2.5ML。

本實用新型技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：

1.本實用新型的超晶格量子點結(jié)構(gòu)，通過生長應(yīng)變層可有效阻擋位錯缺陷的傳播，進而降低半導(dǎo)體材料缺陷密度，并且利用多層量子點結(jié)構(gòu)作為缺陷阻擋層其效果更好，因為在生長完第一層量子點后,透過較薄的間隔層作為阻擋層, 使得在生長第二層量子點時,會感受到下面已有應(yīng)力存在,有效減小誘導(dǎo)層的臨界厚度，故在生長同樣厚度的誘導(dǎo)層時,此結(jié)構(gòu)能形成較大的量子點,此外,由于下頭已有誘導(dǎo)層的應(yīng)力存在,生長第二層誘導(dǎo)層量子點時,會在同位置形成第二層量子點，形成上下對齊的效果,如此可解決傳統(tǒng)因量子點體積變大后因太密或太靠近而互相結(jié)合形成聚結(jié)點,造成材料缺陷，因此，此超晶格量子點結(jié)構(gòu), 可有效增大量子點大小(增加應(yīng)力外),亦可抑制聚結(jié)點的形成,可有效作為光學(xué)器件或電子器件實現(xiàn)阻隔缺陷的鈍化層。

2.本實用新型的超晶格量子點結(jié)構(gòu)，適用于目前常用的各類外延生長設(shè)備，如分子束外延(MBE)，金屬有機氣相沉積法(MOCVD)，氫化物氣相沉積法 (HVPE)，熱壁外延等等。