发光或吸光元件制造技术

本发明专利技术涉及一种发光元件，所述发光元件包括发光部，所述发光部由Hex

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光或吸光元件


[0001]本专利技术涉及用于实现来自第IV族材料的高效光发射的器件或光电子元件。
[0002]特别地，本专利技术涉及包括六方Ge和SiGe合金的发光部或吸光部的发光元件或吸光元件。

技术介绍

[0003]实现来自第IV族材料的高效光发射数十年来一直是硅技术中的“圣杯”，并且尽管付出了巨大的努力，但是其仍难以实现。硅因为其具有多种有利性质而是半导体行业的骨干。遗憾地，由于间接带隙，Si不能高效地发射光。早在1973年就已经预测了六方Ge具有直接带隙，因此可以发射光。但是，六方Ge被认为具有小的矩阵元，因此将不会高效地发射光。
[0004]因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于制造包括基于Si和Ge的发光体或元件的光电子应用和/或光电子产品的方法。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术的一个方面，提出了一种发光元件，所述元件包括发光部，所述发光部包含Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料，所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料具有用于发射光的直接带隙。
[0006]特别地，所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料被构造为发射在300K的辐射发射B系数满足0.7
×
10
‑
10
cm3/s＜B
rad
＜11
×
10
‑
10
cm3/s、并且更特别地在300K的辐射发射B系数满足0.7
×
10
‑
10
cm3/s＜B
rad
＜8.3
×
10
‑
10
cm3/s的光。
[0007]在一个有利的实例中，所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料被构造为发射介于1.8μm(对于x＝0.65来说)至3.5μm(对于x＝1.0来说)的光。
[0008]根据前述权利要求中任一项所述的发光元件，其中所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料包括被构造为发射介于1.5μm至7.0μm的光的所述六方Si1‑
x
Ge
x
化合物材料的不同组成的应变量子阱结构。
[0009]在本专利技术的又一个实例中，所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料表现出具有亚纳秒复合寿命的直接带隙发射。
[0010]在另一个实例中，所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料表现出光致发光强度相对于激发功率的线性相关性。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，提出了一种吸光元件，所述吸光元件包括吸光部，所述吸光部包含Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料，所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材料具有用于吸收光的直接带隙。
[0012]根据本专利技术的发光元件或吸光元件的优选实施方案表现出，所述Hex
‑
Si
x
Ge1‑
x
化合物材料的x被限定为0.2＜x＜1.0，或0.6＜x＜1.0，或0.2＜x＜0.99，或0.2＜x＜0.9，或0.6＜x＜0.9，或0.6＜x＜0.99。
[0013]在又一个有利的实施方案中，根据本专利技术的发光元件或吸光元件被限定为包括整体结构，所述整体结构包括设置有作为所述发光部或吸光部的所述Hex
‑
Si1‑
x
Ge
x
化合物材
料的Cub
‑
Si基底。
[0014]根据本专利技术，得到不同类型的发光元件，这些发光元件表现出来自直接带隙六方Ge和SiGe合金的高效光发射。六方SiGe实现了一种在单个芯片上充分联合电子功能和光电子功能的理想材料体系，从而开辟了通往新型器件构思和信息处理技术的道路。
[0015]特别地，发光部或吸光部的Si1‑
x
Ge
x
化合物材料可以是量子点、量子阱或者本体半导体发光/吸光体或部。
[0016]另外，本专利技术涉及一种用于制造发光元件的方法，所述方法包括以下步骤：提供由第III
‑
V族化合物半导体构成的基底；将第11族元素催化剂以一个或多个纳米盘状晶种的形式沉积在基底上；生长一种或多种第III
‑
V族化合物半导体纳米线；去除所述一个或多个第11族元素催化剂晶种；以及在所述一个或多个第III
‑
V族化合物半导体纳米线上外延生长Si
x
Ge1‑
x
壳。
[0017]特别地，使用第11族元素催化剂辅助的化学气相沉积过程来进行生长一个或多个第III
‑
V族化合物半导体纳米线的步骤。
[0018]特别地，沉积步骤的步骤包括以下步骤：将第11族元素催化剂晶种在比在催化剂晶种与基底之间形成合金的共晶温度高的温度退火，和在晶种与基底之间形成合金。
[0019]更特别地，生长步骤包括以下步骤：引入作为材料前体的三甲基镓(TMGa)和胂(AsH3)，并且更特别地，在650℃的设定温度并且以χ
TMGa
＝1.9
×
10
‑5mol，的摩尔分数进行。
[0020]另外，在一个或多个第III
‑
V族化合物半导体纳米线上外延生长Si
x
Ge1‑
x
壳的步骤包括以下步骤：在550
‑
750℃的温度、更特别地在600
‑
700℃的温度引入气体前体GeH4和Si2H6。
[0021]接下来，第11族元素催化剂辅助的化学气相沉积过程是一种金属有机物气相外延(MOVPE)过程。
[0022]另外，在根据本专利技术的方法中，Si
x
Ge1‑
x
壳的x被限定为0.2＜x＜1.0，或0.6＜x＜1.0，或0.2＜x＜0.99，或0.2＜x＜0.9，或0.6＜x＜0.9，或0.6＜x＜0.99。
[0023]附图简述
[0024]尽管任何其他形式可能落入
技术实现思路
中所述的方法和装置的范围内，但是现在将通过举例的方式并且参照附图描述所述方法和装置的具体实施方案，其中：
[0025]图1描绘了六方Si1‑
x
Ge
x
的计算能带结构；
[0026]图2描绘了Hex
‑
Si1‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光元件，所述发光元件包括发光部，所述发光部包含Hex
‑
Si
l
‑
x
Ge
x
化合物材料，所述Hex
‑
Si
l
‑
x
Ge
x
化合物材料具有用于发射光的直接带隙。2.根据权利要求1所述的发光元件，其中所述Hex
‑
Si
l
‑
x
Ge
x
化合物材料被构造为发射在300K的辐射发射B系数满足0.7
×
10
‑
10
cm3/s＜B
rad
＜11
×
10
‑
10
cm3/s、并且更特别地在300K的辐射发射B系数满足0.7
×
10
‑
10
cm3/s＜B
rad
＜8.3
×
10
‑
10
cm3/s的光。3.根据权利要求1或2所述的发光元件，其中所述Hex
‑
Si
l
‑
x
Ge
x
化合物材料被构造为发射1.8μm至3.5μm的光，其中1.8μm对应于x＝0.65，而3.5μm对应于x＝1.0。4.根据前述权利要求中任一项所述的发光元件，其中所述Hex
‑
Si
l
‑
x
Ge
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔瓦娜，
申请(专利权)人：埃因霍芬理工大学，
类型：发明
国别省市：