一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及量子點生長方法，尤其涉及一種可抑制InAs量子點中In偏析的InAs量子點生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]技術(shù)詞解釋:
A:其表示長度單位埃，I埃=?ο" (-?ο)米=0.1納米。
[0003]量子點是納米科學(xué)與技術(shù)研宄的重要組成部分，由于載流子在半導(dǎo)體量子點中受到三維限制而具有優(yōu)異性能，構(gòu)成了量子器件和電路的基礎(chǔ)，因此，在未來的納米電子學(xué)、光電子學(xué)、光學(xué)、量子計算和生命科學(xué)等方面，量子點有著重要的應(yīng)用前景，受到人們廣泛重視。
[0004]對于傳統(tǒng)的InAs量子點，其是采用生長完InAs后直接生長GaAs蓋層的方法來獲得穩(wěn)定的量子點，此種方法雖然能夠獲得很好的量子點形貌和響應(yīng)強(qiáng)度，但是其中的In原子的偏析不能很好地得到解決，從而使得目標(biāo)波長藍(lán)移，不能很好地應(yīng)用于1.3-1.5um的通信領(lǐng)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種可抑制InAs量子點中In偏析的生長方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，該方法包括:
A、在襯底上生長緩沖層；
B、在緩沖層上生長InAs量子點層；
C、在InAs量子點層上生長AlAs層；
D、在AlAs層上生長GaAs蓋層。
[0007]進(jìn)一步，所述InAs量子點層、AlAs層以及GaAs蓋層生長時，所述襯底的溫度均為480。。。
[0008]進(jìn)一步，所述AlAs層的沉積厚度為5.65Ao
[0009]進(jìn)一步，所述AlAs層的的沉積速率為1000A/h。
[0010]進(jìn)一步，所述InAs量子點層的沉積厚度為6.lA。
[0011]進(jìn)一步，所述InAs量子點層的沉積速率為0.06lA /s。
[0012]進(jìn)一步，所述的步驟B具體為:
將襯底的溫度降到480°C以及使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在5*10_8?6*10 ^torr之間后，在緩沖層上生長InAs量子點層。
[0013]進(jìn)一步，所述的步驟A具體為:
將襯底在580°C脫模，然后升溫至605°C對脫模后的襯底進(jìn)行烘烤，接著降溫至580°C在襯底上生長緩沖層。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟D具體為:
使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在6*1(Γ8?7*10 -8torr之間，接著在AlAs層上生長GaAs蓋層。
[0015]進(jìn)一步，所述的GaAs蓋層的厚度為10nm0
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的生長方法是在生長完InAs量子點層后先生長一AlAs層，接著才在AlAs層上完成GaAs蓋層。由于AlAs的禁帶寬度較大，In原子穿過需要較大能量，所以AlAs層能有效阻擋In原子的偏析，由此可得，相較于傳統(tǒng)的InAs量子點，多生長了一層作為阻擋層的AlAs層，便能夠很好地阻止InAs量子點中In原子的偏析。而且由于能很好地阻止InAs量子點中In原子的偏析，因此也能很好地阻止InAs量子點所帶來的波長藍(lán)移，從而使其響應(yīng)波長向通信領(lǐng)域使用的1.3um波長靠近，能很好地應(yīng)用于
1.3-1.5um的通信領(lǐng)域中，同時使得其制作的太陽能器件開路電壓增加。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明一種抑制InAS量子點中In偏析的生長方法的步驟流程圖；
圖2是InAs量子點生長結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是InAs量子點一具體實施例的生長結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是傳統(tǒng)InAs量子點以及通過本發(fā)明方法獲得的InAs量子點，兩者對比的光致發(fā)光光譜不意圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，該方法包括:
A、在襯底上生長緩沖層；
B、在緩沖層上生長InAs量子點層；
C、在InAs量子點層上生長AlAs層；
D、在AlAs層上生長GaAs蓋層。
[0019]本發(fā)明的生長方法使用分子束外延設(shè)備來實現(xiàn)。通過采用上述的InAs量子點生長方法，所述InAs量子點的生長結(jié)構(gòu)如圖2所示。另，優(yōu)選地，所述的襯底為GaAs襯底，所述的緩沖層為GaAs緩沖層。
[0020]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述InAs量子點層、AlAs層以及GaAs蓋層生長時，所述襯底的溫度均為480°C。
[0021]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述AlAs層的沉積厚度為5.65Ao
[0022]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述AlAs層的的沉積速率為1000A/h。由于采用這一沉積速率，因此有利于Al原子的表面迀移，使得表面平整。
[0023]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述InAs量子點層的沉積厚度為6.lA。
[0024]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述InAs量子點層的沉積速率為0.06lA/s。
[0025]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述的步驟B具體為:
將襯底的溫度降到480°C以及使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在5*10_8?6*10 ^torr之間后，在緩沖層上生長InAs量子點層。
[0026]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述的步驟A具體為:
將襯底在580°C脫模，然后升溫至605°C對脫模后的襯底進(jìn)行烘烤，接著降溫至580°C在襯底上生長緩沖層。
[0027]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟D具體為:
使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在6*1(Γ8?7*10 -8torr之間，接著在AlAs層上生長GaAs蓋層。
[0028]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述的GaAs蓋層的厚度為lOOnm。
[0029]本發(fā)明一具體實施例
一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其具體方法步驟包括:
51、將GaAs襯底在580°C脫模，然后再升溫至605°C對脫模后的GaAs襯底進(jìn)行6分鐘烘烤，接著降溫至580°C在GaAs襯底上生長GaAs緩沖層；
52、將GaAs襯底的溫度降到480°C，以及調(diào)節(jié)As閥來控制As分子束流的大小從而使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在5*10_8?6*10 _8torr之間后，打開In閥射出In分子束流，從而在GaAs緩沖層上生長InAs量子點層；其中，所述InAs量子點層的沉積速率為0.06lA/s，沉積10s后，所述InAs量子點層的沉積厚度為6.1A ;
53、在InAs量子點層上，以1000A/h的沉積速率沉積一AlAs層，所述AlAs層的沉積厚度為5.65A，所述AlAs層是用來抑制In原子的偏析，即所述AlAs層為一 AlAs阻擋層；
54、調(diào)節(jié)As閥來控制As分子束流的大小，從而使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在6*10_8?7*10_8torr之間，接著在AlAs層上生長GaAs蓋層，所述GaAs蓋層的厚度為100nm。
[0030]由上述可得，所述InAs量子點層、AlAs層以及GaAs蓋層生長時，所述襯底的溫度均為480°C。而通過采用上述的InAs量子點生長方法，所述InAs量子點的生長結(jié)構(gòu)如圖3所示。而傳統(tǒng)的InAs量子點以及通過本發(fā)明方法獲得的InAs量子點，它們兩者對比的光致發(fā)光光譜示意圖如圖4所示，其中，虛線所表示的是傳統(tǒng)InAs量子點的光致發(fā)光光譜，實線所表示的是通過本發(fā)明方法所得到的InAs量子點的光致發(fā)光光譜。
[0031]另外，對于上述InAs量子點層以及AlAs層，兩者的厚度可以進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化以得到光致發(fā)光測試中更優(yōu)的強(qiáng)度和目標(biāo)波長。
[0032]由上述可得，本發(fā)明的生長方法是在生長完InAs量子點層后先生長一 AlAs層，接著才在AlAs層上完成生長GaAs蓋層。由此可得，相較于傳統(tǒng)的InAs量子點，多生長了一層作為阻擋的AlAs層，能夠很好地阻止InAs量子點中In原子的偏析以及其帶來的波長藍(lán)移，使響應(yīng)波長向通信領(lǐng)域使用的1.3um波長靠近，能更好地應(yīng)用于1.3-1.5um波長的通信領(lǐng)域中，同時使得其制作的太陽能器件開路電壓增加。
[0033]以上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:該方法包括: A、在襯底上生長緩沖層； B、在緩沖層上生長InAs量子點層； C、在InAs量子點層上生長AlAs層； D、在AlAs層上生長GaAs蓋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述InAs量子點層、AlAs層以及GaAs蓋層生長時，所述襯底的溫度均為480°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述AlAs層的沉積厚度為5.65A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述AlAs層的的沉積速率為1000A/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述InAs量子點層的沉積厚度為6.1A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述InAs量子點層的沉積速率為0.061A /s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述的步驟B具體為: 將襯底的溫度降到480°C以及使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在5*10_8?6*10 ^torr之間后，在緩沖層上生長InAs量子點層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述的步驟A具體為: 將襯底在580°C脫模，然后升溫至605°C對脫模后的襯底進(jìn)行烘烤，接著降溫至580°C在襯底上生長緩沖層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述步驟D具體為: 使系統(tǒng)的真空壓強(qiáng)在6*1(Γ8?7*10 -8torr之間，接著在AlAs層上生長GaAs蓋層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其特征在于:所述的GaAs蓋層的厚度為10nm0
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制InAs量子點中In偏析的生長方法，其包括：在襯底上生長緩沖層后，在緩沖層上生長InAs量子點層，接著在InAs量子點層上生長AlAs層，最后在AlAs層上生長GaAs蓋層。通過采用本發(fā)明的InAs量子點生長方法，能夠很好地抑制InAs量子點中In原子的偏析，使得響應(yīng)波長紅移，向通信領(lǐng)域使用的1.3um波長靠近，能很好地應(yīng)用于1.3-1.5um的通信領(lǐng)域中，同時使得其制作的太陽能器件開路電壓增加。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于InAs量子點生長領(lǐng)域中。
【IPC分類】H01L21-20, H01L33-00
【公開號】CN104810256
【申請?zhí)枴緾N201510160441
【發(fā)明人】何苗, 龐永震, 鄭樹文
【申請人】華南師范大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月3日