【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶格失配异质结结构及在失配的衬底上外延生长晶体材料层的方法。迄今为止，很少见到光电子和高速固体器件是用具有以下性质的异质结结构制成的。这种结构中不同材料的无应变晶格常数不是近似相等，而结果却等于一种很容易得到的衬底的晶格常数。对晶格匹配的要求严重地限制了材料的选择，仅可采用两种主要体系在GaAs衬底上生长AlXGai-xAs-GaAs，和在InP衬底上生长In0.4aGa0.47As-In0.52Al0.4aAs。遗憾的是，对于许多器件来说，要得到最佳材料参数所用的材料体系或合金组成都不与这些其它可以得到的体单晶衬底晶格匹配。因此，十分需要能够在市场容易购得的体单晶衬底(如GaAs)上制备具有任意晶格常数的外延层的器件。使用这一方法的条件是把传播到器件的各层材料中的缺陷密度减少到最小。最近的研究已证明了在Si衬底上生长GaAs器件的可能性，和两种器件工艺集成化的可能性。对于使用GaAs-InxGa1-xAs体系的串联太阳能电池应用来说，非晶格匹配的方法也是有意义的。尽管具有用各种不同的失配材料体系制造的异质结的器件的潜在的使用前景令人鼓舞，但非...
【技术保护点】
一种单晶异质结结构，其特征在于包括：由具有单晶结构和第１体晶格常数的第一种半导体材料构成的衬底；由第二种无应变外延生长的半导体材料构成的外延层，该材料具有与所述第１体晶格常数不同的第二体晶格常数。夹在所述衬底和所述第二种半导体材 料构成的层之间的由第三种半导体材料外延生长构成的外延层，第二种半导体材料层因在所述衬底上生长而含有部分应变，并且其部分驰豫的共平面晶格常数基本上等于第二体晶格常数。
【技术特征摘要】
US 1988-8-3 227,9551.一种单晶异质结结构，其特征在于包括由具有单晶结构和第1体晶格常数的第一种半导体材料构成的衬底；由第二种无应变外延生长的半导体材料构成的外延层，该材料具有与所述第1体晶格常数不同的第二体晶格常数。夹在所述衬底和所述第二种半导体材料构成的层之间的由第三种半导体材料外延生长构成的外延层，第二种半导体材料层因在所述衬底上生长而含有部分应变，并且其部分驰豫的共平面晶格常数基本上等于第二体晶格常数。2.如权利要求1的异质结结构，其中，第三种半导体材料层的体晶格常数与第一种半导体材料的体晶格常数相差较大，则第一和第三材料层之间失配百分比至少为2.5%。3.如权利要求1的异质结结构，其中，第三种半导体材料中的应变基本上通过第一和第三种半导体材料间界面处的刃型位错平面阵列得到部分消除。4.如权利要求1的异质结结构，其中，第一种半导体材料为GaAs。5.如权利要求4的异质结结构，其中，第三种半导体材料为In0.9Ga0.1As。6.如权利要求5的异质结结构，其中，部分驰豫的共平面晶格常数为约80%弛豫的。7.如权利要求5的异质结结构，其中，第二种半导体材料层为In0.7Ga0.28As。8.如权利要求4的异质结结构，其中，GaAs为(100)晶面结构。9.如权利要求5的异质结结构，其中，第三种半导体材料层的厚度在3～10nm之间。10.如权利要求4的异质结结构，其中，第三种半导体材料层为GaInAs，第二种半导体材料层为AlInAs。11.如权利要求4的异质结结构，其中，第三种半导体材料层为AlInAs，第二种半导体材料层为GaInAs。12.如权利要求4的异质结构，其中，第二和第三种半导体材料层均由AlInAs构成，而第三种半导体材料中的In浓度大于第二种半导体材料中的In浓度。13.如权利要求4的异质结结构，其中，第二和第三种半导体材料层均由GaInAs构成，而第三种半导体材料中In的浓度大于第二种半导体材料中的In浓度。14.如权利要求4的异质结结构，其中，第二种半导体材料为InGaAs，第三种半导体材料为InAs。15.如权利要求14的异质结结构，其中，第二种半导体材料为In0.3Ga0.2As。16.如权利要求1的异质结结构，其中，第三种半导体材料的厚度小于部分应变由60度穿透位错进一步消除时的厚度。17.如权利要求2的异质结结构，其中，第一和第三种材料层间的失配百分比在3～7.5%之间。18.如权利要求1的异质结结构，其中，第一种半导体材料为Si。19.如权利要求18的异质结结构，其中，第三种半导体材料为GaInAs。20.如权利要求19的异质结结构，其中，第二种半导体材料为GaAs。21.如权利要求19的异质结结构，其中，第二种半导体材料为GaAlAs。22.如权利要求19的异质结结构，其中，GaInAs材料含有15～20%的In。23.如权利要求1的异质结结构，其特征在于夹在所述第二和第三种半导体材料层之间的第四种半导体材料层，所述第四层半导体材料具有因在所述第三层半导体材料上生长时产生的部分应变，其部分弛豫的共平面晶格常数基本等于第二体晶格常数。24.如权利要求23的异质结结构，其中，第四层半导体材料为In0.03Ga0.37As，所述第三层半导体材料为InGa0.1As，所述第二层半导体材料为In0.72Ga0.28As，而所述衬底为GaAs。25.如权利要求24的异质结结构，其中，第三层半导体材料约厚10nm，第四层半导体材料约厚20nm。26.一种提供无应变半导体层的方法，其特征在于包括下列步骤提供一由具有单晶结构和第1体晶格常数的第一种半导体材料构成的衬底;在所述衬底上外延生长一层由第二种半导体材料构成的中间层，该层具有与所述第1体晶格常数不同的第2体晶格常数，并具有因在所述衬底上生长而产生的部分应变和部分弛豫的共平面晶格常数;外延生长一层由第三种半导体材料构成的无应变上部材料层，其晶格常数基本等于所述部分弛豫的共平面应变晶格常数。27.如权利要求26的方法，其中，中间层的体晶格...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修佛朗西斯卡索姆，彼特丹尼尔可西尼，爱伦克拉克沃伦，杰尼迈克佛瑞森伍德尔，
申请(专利权)人：IBM国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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