[發明專利]一種用于沉積銦鎵氮量子阱的有錐形坑且含鋁成分的薄層

有效

• 申請號: 202010026871.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111180562B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 高江東;張建立;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌硅基半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L23/60
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 張文

本發明公開了一種用于沉積銦鎵氮量子阱的有錐形坑且含鋁成分的薄層，其結構特點是：在氮化鎵基二極管中，位于氮化鎵與銦鎵氮量子阱之間，所述氮化鎵在先，所述銦鎵氮量子阱在后，所述錐形坑位于所述薄層的表層，所述鋁元素無需連續均勻分布，可離散或隨機分布于所屬薄層的任意位置。本發明的優點是：（1）使在銦鎵氮基二極管的制造中，沉積的銦鎵氮量子阱晶體質量提高；（2）減少銦鎵氮基二極管制造過程中使用的含銦原料，節約銦鎵氮基二極管的制造成本；（3）減少銦鎵氮基二極管的制造時間，提高銦鎵氮基二極管的生產速率；（4）減少銦鎵氮基二極管中位錯處的漏電，提高銦鎵氮基二極管的電、光學性能。

技術領域

本發明涉及銦鎵氮基二極管制造領域，尤其是涉及一種用于沉積銦鎵氮量子阱的有錐形坑且含鋁成分的薄層。

背景技術

目前，在公知的銦鎵氮基二極管（如銦鎵氮基黃綠光波段發光二極管）的制備方法中，通常采用含銦成分的薄層作為沉積高銦含量銦鎵氮量子阱的基底，即在氮化鎵與銦鎵氮量子阱之間需要生長含銦成分的薄層，通過增大該薄層中的銦含量，可以緩解該薄層上沉積的銦鎵氮量子阱所遭受的壓應變。這種方法的缺點是會導致整個銦鎵氮基二極管制備過程中銦原料的使用量增加，使器件的制備成本增大，并且使銦鎵氮基二極管制備時間長、銦鎵氮量子阱晶體的質量差、銦鎵氮基二極管的量子效率低、抗靜電性能弱等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于沉積銦鎵氮量子阱的有錐形坑且含鋁成分的薄層，本發明使用具有錐形表面坑且含鋁成分的薄層作為銦鎵氮量子阱的基底，以代替傳統含銦成分的基底，緩解了上述問題，使制備銦鎵氮基二極管的成本降低、制備周期縮短，且使銦鎵氮基二極管的量子效率、抗靜電性能獲得提高。

本發明的目的是這樣實現的：

一種用于沉積銦鎵氮量子阱的有錐形坑且含鋁成分的薄層，特征是：在銦鎵氮基二極管中，該薄層位于氮化鎵與銦鎵氮量子阱之間，其中：氮化鎵形成在先，銦鎵氮量子阱沉積在后。

在該薄層的表面具有錐形坑，該錐形坑為倒六角錐形，所述倒六角錐形是指具有六角形底的倒立錐體形狀，不是幾何意義上嚴格的六棱錐形。

該薄層中含有鋁元素，鋁元素占整個薄層中金屬元素含量的比例在0.1%至99.9%，所述鋁元素無需連續均勻分布，可離散或隨機分布于所屬薄層的任意位置。

該薄層表面具有的錐形坑的面密度在1×10⁷至5×10⁹ cm^-2范圍內。

該薄層表面具有的錐形坑的總面積占整個薄層上表面面積的比例在10%至50%范圍內。

該薄層表面具有的錐形坑的總面積占整個薄層上表面面積的比例，與該薄層上沉積的銦鎵氮量子阱的銦含量呈正相關關系，即：錐形坑的總面積占整個薄層上表面面積的比例越大，銦鎵氮量子阱的銦含量越高。

該薄層的厚度在50至300 nm范圍內。

該薄層的生長溫度在900至1000^oC范圍內。

該薄層的生長速率在0.1至1 nm s^-1范圍內。

由于該薄層表面的錐形坑在晶體學上含有大量原子級的臺階，使在該薄層上沉積銦鎵氮量子阱的過程中，氣相中元素更容易在錐形坑的坑面上吸附，再通過熱運動遷移至薄膜表面無錐形坑的平坦區域進行結晶，這一過程大大降低了原素從氣相變為固相所需的平均能量，提高了銦鎵氮量子阱中銦元素的生長速率，從而提升了銦鎵氮量子阱中的銦含量，并且有利于減小銦鎵氮量子阱中銦含量的漲落，使無錐形坑的平坦區域的銦鎵氮量子阱更加均勻。因此，這種錐形坑的總面積占整個薄層上表面面積的比例越大，越有利于沉積具有高銦含量的銦鎵氮量子阱。該薄層中的鋁成分可以增大該薄層的勢壘，減少位錯處的漏電，提高銦鎵氮基二極管的電、光學性能。