The invention discloses a method of A in GaAs (511) substrate on growth of high quality InAs quantum dots, the method includes the following steps: (1) substrate cleaning; (2) the growth of preparation; (3) the In substrate (4) substrate oxygen annealing; in situ annealing removes the surface droplets (In; 5) the growth of quantum dots. The annealing of the substrate and the growth of quantum dots were performed in the MBE device. The In annealing process is adopted to process the substrate, and the surface of the substrate forms a InGaAs two-dimensional island. The existence of InGaAs 2D islands can provide nucleation sites and strain energy for epitaxial layers and limit the migration of quantum dots, which can improve the density and uniformity of quantum dots. The process is simple, and the density and uniformity of the quantum dots are good.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中间带太阳能电池领域,尤其涉及一种在GaAs(511)A衬底上生长高质量InAs量子点的方法。技术背景中间带太阳能电池具有高达63.1%的理论光电转换效率因而受到人们的广泛关注。实现中间带比较通用的方法是在衬底上生长量子点。GaAs材料的禁带宽度为1.42eV,InAs材料的禁带宽度是0.42eV,它们都是直接带隙半导体,因此采用InAs/GaAs材料有利于生长出光学特性好、量子效应显著的量子点。为了保证太阳能电池的转换效率以及光学质量,量子点材料应具有量子点密度高、均匀性好的特点。在采用常规方法生长InAs/GaAs量子点时存在着以下局限:在GaAs衬底上In原子的迁移长度长,量子点在生长的过程中容易发生合并会使得量子点尺寸不均匀,与此同时量子点的密度也很难得到保证。提高量子点的密度和均匀性有两种方法,一种是减小量子点的迁移长度,另一种是缩短量子点的迁移时间。现在人们往往采用的是降低量子点的生长温度以及加快量子点的沉积速率等方法来达到提高量子点密度的目的,然而这两种方法仍然存在一些弊端:降低生长温度在一定范围内确实可以减小量子点的迁移长度,但是由于量子点的生长是存在临界温度的,温度过低不利于量子点的生长;加快沉积速率也确实可以在一定程度上缩短量子点的生长时间,但是使用这种方法会产生一些缺陷,在生长多层量子点的时候不利于后续量子点的生长。采用这两种方法对量子点密度的提高都是有限的,并且量子点的均匀性得不到提高,这些都使得中间带太阳能电池的实际光电转换效率难以达到一个比较理想的值。因此提出一种可行的生长方法,在不给材料引入过多缺陷的情况下 ...
【技术保护点】
一种在GaAs(511)A衬底上生长高质量InAs量子点的方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)量子点生长前In退火工艺:将GaAs衬底送入MBE设备中,在GaAs衬底升温至200‑400℃,In源炉升温至710‑750℃,生长室压力在1×10‑8‑5×10‑7 Torr的条件下,在GaAs衬底表面沉积1‑3 ML In;然后将所得衬底升温至480‑580℃进行原位退火,退火时间为10‑30 min,获得具有InGaAs二维岛的表面平整的GaAs衬底;(2)InAs量子点的生长:在步骤(1)所得衬底温度为480‑580℃,反应室压力为1×10‑8‑5×10‑7 Torr的条件下,将In源炉升温至730‑815℃,As源炉升温至260‑300℃沉积InAs生长量子点。
【技术特征摘要】
1.一种在GaAs(511)A衬底上生长高质量InAs量子点的方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)量子点生长前In退火工艺:将GaAs衬底送入MBE设备中,在GaAs衬底升温至200-400℃,In源炉升温至710-750℃,生长室压力在1×10-8-5×10-7Torr的条件下,在GaAs衬底表面沉积1-3MLIn;然后将所得衬底升温至480-580℃进行原位退火,退火时间为10-30min,获得具有InGaAs二维岛的表面平整的GaAs衬底;(2)InAs量子点的生长:在步骤(1)所得衬底温度为480-580℃,反应室压力为1×10-8-5×10-7Torr的条件下,将In源炉升...
【专利技术属性】
技术研发人员:李国强,温雷,冯逸宇,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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