垂直型III-V族超晶格材料、具有超晶格分布的InGaAsSb四元合金及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种垂直型III‑V族超晶格材料、具有超晶格分布的InGaAsSb四元合金及制备方法，涉及半导体材料技术领域，本发明专利技术的垂直型III‑V族超晶格材料包括：具有倾角且呈台阶状的衬底，以及，位于衬底上且垂直衬底的超晶格半导体结构；超晶格半导体结构包括垂直衬底分布且交替叠置的第一材料竖层和第二材料竖层，衬底的每个台阶上分布有一个周期的第一材料竖层和第二材料竖层，第一材料竖层和所述第二材料竖层形成超晶格结构；第一材料竖层包括重复层叠生长的第一材料单分子层；第二材料竖层包括重复层叠生长的第二材料单分子层；第一材料和第二材料为不同的III‑V族化合物。这种新型超晶格结构具有纵向的载流子传输优势。

Vertical type III-V superlattice material, InGaAsSb quaternary alloy with superlattice distribution and preparation method

【技术实现步骤摘要】
垂直型III-V族超晶格材料、具有超晶格分布的InGaAsSb四元合金及制备方法
本专利技术涉及半导体材料
，尤其是涉及一种垂直型III-V族超晶格材料、具有超晶格分布的InGaAsSb四元合金及制备方法。
技术介绍
InAs/GaSb超晶格材料可以用于中红外激光器和探测器，激光器中主要是有用于带间级联激光器的有源区，探测器应用吸收区。超晶格材料的质量，如晶体结构质量、光学电学性能极大影响上述光电子器件性能。现阶段InAs/GaSb超晶格主要是基于分子束外延(MBE)和金属有机化学气相沉积(MOCVD)进行生长，在衬底表面，逐层的交替生长InAs层和GaSb层，如图1所示。类似的超晶格还有InAs/InAsSb，GaAs/GaSb…InAs(Sb)/InxGa1-xAsySb1-y。但目前超晶格结构均为平面型超晶格。另一方面，InGaAsSb是重要的四元合金材料，在中红外光电子器件中应用广泛。其主要采用MBE技术进行外延生长。但As、Sb竞争问题会导致材料组分控制上存在难度；此外合金组分与能带宽度有关，现阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直型III-V族超晶格材料，其特征在于，包括具有倾角且呈台阶状的衬底，以及，位于所述衬底上且垂直于所述衬底的超晶格半导体结构；/n所述超晶格半导体结构包括垂直衬底分布且交替叠置的第一材料竖层和第二材料竖层，所述衬底的每个台阶上分布有一个周期的第一材料竖层和第二材料竖层，所述第一材料竖层和所述第二材料竖层形成超晶格结构；/n其中，所述第一材料竖层包括重复层叠生长的第一材料单分子层；/n所述第二材料竖层包括重复层叠生长的第二材料单分子层；/n第一材料和第二材料为不同的III-V族化合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种垂直型III-V族超晶格材料，其特征在于，包括具有倾角且呈台阶状的衬底，以及，位于所述衬底上且垂直于所述衬底的超晶格半导体结构；
所述超晶格半导体结构包括垂直衬底分布且交替叠置的第一材料竖层和第二材料竖层，所述衬底的每个台阶上分布有一个周期的第一材料竖层和第二材料竖层，所述第一材料竖层和所述第二材料竖层形成超晶格结构；
其中，所述第一材料竖层包括重复层叠生长的第一材料单分子层；
所述第二材料竖层包括重复层叠生长的第二材料单分子层；
第一材料和第二材料为不同的III-V族化合物。


2.根据权利要求1所述的垂直型III-V族超晶格材料，其特征在于，所述衬底包括GaSb，GaAs，InAs，InP或Si衬底；
优选地，所述衬底的倾角为0-10度且不包括0度，优选0-5度且不包括0度。


3.根据权利要求1所述的垂直型III-V族超晶格材料，其特征在于，所述III-V族化合物包括III-V族二元化合物、III-V族三元化合物或III-V族四元化合物；
优选地，所述超晶格结构包括InAs/GaSb、InAs/InAsSb、GaAs/GaSb、InAs/AlSb、InGaAs/InAsSb或InAs(Sb)/InxGa1-xAsySb1-y，其中，0<x<1，0<y<1；
优选地，第一材料为GaSb，第二材料为InAs。


4.一种权利要求1-3任一项所述的垂直型III-V族超晶格材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用分子束外延方法先在所述衬底的台阶上依次生长第一材料单分子层和第二材料单分子层，第一材料单分子层和第二材料单分子层共同铺满每个台阶，再重复生长第一材料单分子层和第二材料单分子层，直至所需厚度为止；
优选地，生长参数包括：衬底温度为350-600℃；
III/V束流比为1:1-1:20。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当第一材料为GaSb，第二材料为InAs，衬底为GaSb或InAs衬底时，所述制备方法包括：
(a)所述衬底台阶上生长GaSb单分子层；
(b)所述衬底台阶上生长InAs单分子层；
(c)GaSb单分子层和InAs单分子层重复生长，直至所需厚度为止；
优选地，当第一材料为GaSb，第二材料为InAs，衬底为GaAs、InP或Si衬底时，所述制备方法包括：
(a)预先单独生长一个分子层厚的GaSb，或，一个分子层厚的GaAs和一个分子层厚的GaSb；且材料覆盖全部衬底表面；
(b)所述衬底台阶上生长GaSb单分子层；
(c)所述衬底台阶上生长InAs单分子层；
(d)GaSb单分子层和InAs...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏，
申请(专利权)人：湖南科莱特光电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43