混合有机镓源选择区域生长铟镓砷磷多量子阱的方法技术

本发明专利技术混合有机镓源选择区域生长铟镓砷磷多量子阱的方法，是在选择生长铟镓砷磷多量子阱时，采用三乙基镓和三甲基铟生长限制层和垒，采用三甲基镓和三甲基铟生长阱；采用这种方法生长的量子阱材料，在选择生长区域，阱区有大的应变，而在非选择生长区域，阱区应变小；垒和限制层在两个生长区域的应变变化很小，这使得选择生长区域的量子阱有高的发光效率，保证了高性能电吸收调制ＤＦＢ激光器的实现。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别是指一种优化的选区生长技术，它可以在选择区域内、外同时生长出高质量铟镓砷磷(InGaAsP)多量子阱材料。本专利技术一种，其特征在于在覆盖有介质膜图形的衬底上采用三族有机源三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟和五族源砷烷、磷烷生长铟镓砷磷多量子阱。其中选择生长铟镓砷磷多量子阱时，采用三乙基镓和三甲基铟为三族源生长垒和限制层材料，采用三甲基镓和三甲基铟为三族源生长阱材料。其中混合三甲基镓、三乙基镓选择区域生长铟镓砷磷多量子阱材料，是采用以下步骤实现的1)、在磷化铟衬底上淀积厚度为50～500纳米的二氧化硅或氮氧化硅介质膜；2)、采用光刻方法把介质膜刻出条形图形，其中介质膜宽度为5～100微米，介质膜之间留下宽度为2～40微米的选择生长区域；3)、采用金属有机气相淀积技术在选择生长区和非选择生长区同时生长下限制层，采用的三族有机源是三乙基镓和三甲基铟；生长阱时，采用三甲基镓和三甲基铟；生长垒时，采用三乙基镓和三甲基铟；量子阱的周期为3～10；生长上限制层时，采用三乙基镓和三甲基铟。其中介质膜二氧化硅或氮氧化硅的厚度在50到500纳米之间。其中采用湿法化学腐蚀方法刻蚀出的介质膜的宽度为5到100微米。其中介质膜之间的宽度为2到40微米。其中有源层材料包括下限制层、多量子阱和上限制层。其中多量子阱的周期为3到10。附图说明为进一步说明本专利技术的
技术实现思路
，以下结合实施例及附图对本专利技术作一详细的描述，其中图1是混合TMGa、TEGa选择生长InGaAsP多量子阱材料的结构示意图。下面结合附图详述采用本专利技术选择区域生长的InGaAsP多量子阱材料与采用以前方法生长材料的不同。本专利技术结合了采用TEGa和TMGa生长材料的特点，在生长阱材料时，采用TMGa，使得选择生长区内阱的应变、厚度增加，有利于达到能带带隙差的要求；生长垒和分别限制层时，采用TEGa，选择生长区内外材料的应变变化很小，保证量子阱有很好异质界面，保证了材料不会出现失配位错，从而保证了量子阱材料的发光效率。本专利技术的一个实施例如下。如图所示，在InP衬底1上有一对介质膜2，中间为选择生长区域，选择生长区的量子阱结构本包括下限制层3，量子阱4，垒5，上限制层8，非选择生长区的量子阱结构包括下限制层3，量子阱6，垒7，上限制层8。下面结合附图描述本专利技术的实现方法。在InP衬底1上淀积一层厚度为50～500纳米的二氧化硅或氮氧化硅介质膜，刻出一对条形图形2，其中条宽为5～100微米，之间留下间距为2～40微米宽的选择生长区；清洗后，采用金属有机淀积方法生长材料，生长下限制层3时，采用的有机源是TEGa和TMIn；选择区和非选择区的量子阱材料是在一次生长过程中同时完成的，但由于介质膜2的存在，选择生长区的量子阱4、垒5比非选择生长区的阱6、垒7厚，生长阱时采用的有机源是TMGa和TMIn，生长垒时采用的有机源是TEGa和TMIn，最后生长上限制层8，采用的有机源是TEGa和TMIn。本专利技术的主要特点是在选区生长技术中采用不同的有机镓源生长分别限制层和多量子阱结构的阱、垒，即采用TEGa与TMIn作为III族有机源生长分别限制层和量子阱结构的垒，采用TMGa与TMIn作为III族有机源生长量子阱结构的阱。采用该方法选择生长的InGaAsP多量子阱材料具有以下优点1)、生长阱材料时，镓源采用TMGa利用TMGa的迁移长度在选区内、外的差异比三乙基镓(TEGa)的迁移长度在选区内、外的差异大的特点，使得在选区内利用TMGa作为Ga源时要比利用TEGa作为Ga源时的选区内、外材料的晶格的差异要大；从而使选择生长区(激光器区)内阱材料的应变量加大，保证了激光器易于在低电流注入下实现粒子数反转；同时由于压应变增加，把激光器材料的峰值波长向长波长方向调整，充分利用材料的峰值增益，亦可以降低阈值，提高量子效率；而非选择生长区(调制器区)内材料的失配小，保持了调制器的吸收特性；2)、生长垒材料和分别限制层时，镓源采用TEGa利用TEGa和TMIn在选择生长区内、外有相似的迁移长度差，因而采用TEGa作为Ga源生长垒和分别限制层，不会对选区内生长的材料产生附加的失配，可以保证激光器有较大的临界厚度而不至于产生失配位错，同时保证了选择生长区和非选择生长区的量子阱材料有很好异质界面；采用这种方法生长的量子阱材料制作的电吸收调制激光器，有较低的阈值电流密度、高的效率、大消光比。权利要求1.一种，其特征在于在覆盖有介质膜图形的衬底上采用三族有机源三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟和五族源砷烷、磷烷生长铟镓砷磷多量子阱。2.按权利要求1所述的，其特征在于其中选择生长铟镓砷磷多量子阱时，采用三乙基镓和三甲基铟为三族源生长垒和限制层材料，采用三甲基镓和三甲基铟为三族源生长阱材料。3.按权利要求1所述的，其中混合三甲基镓、三乙基镓选择区域生长铟镓砷磷多量子阱材料，是采用以下步骤实现的其特征在于1)、在磷化铟衬底上淀积厚度为50～500纳米的二氧化硅或氮氧化硅介质膜；2)、采用光刻方法把介质膜刻出条形图形，其中介质膜宽度为5～100微米，介质膜之间留下宽度为2～40微米的选择生长区域；3)、采用金属有机气相淀积技术在选择生长区和非选择生长区同时生长下限制层，采用的三族有机源是三乙基镓和三甲基铟；生长阱时，采用三甲基镓和三甲基铟；生长垒时，采用三乙基镓和三甲基铟；量子阱的周期为3～10；生长上限制层时，采用三乙基镓和三甲基铟。4.按权利要求3所述的，其特征在于其中介质膜二氧化硅或氮氧化硅的厚度在50到500纳米之间。5.按权利要求3所述的，其特征在于其中采用湿法化学腐蚀方法刻蚀出的介质膜的宽度为5到100微米。6.按权利要求3所述的，其特征在于其中介质膜之间的宽度为2到40微米。7.按权利要求3所述的，其特征在于其中有源层材料包括下限制层、多量子阱和上限制层。8.按权利要求3所述的，其特征在于其中多量子阱的周期为3到10。全文摘要本专利技术，是在选择生长铟镓砷磷多量子阱时，采用三乙基镓和三甲基铟生长限制层和垒，采用三甲基镓和三甲基铟生长阱；采用这种方法生长的量子阱材料，在选择生长区域，阱区有大的应变，而在非选择生长区域，阱区应变小；垒和限制层在两个生长区域的应变变化很小，这使得选择生长区域的量子阱有高的发光效率，保证了高性能电吸收调制DFB激光器的实现。文档编号H01S5/343GK1426143SQ01140499公开日2003年6月25日 申请日期2001年12月10日 优先权日2001年12月10日专利技术者刘国利, 王圩, 朱洪亮 申请人:中国科学院半导体研究所 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合有机镓源选择区域生长铟镓砷磷多量子阱的方法，其特征在于：在覆盖有介质膜图形的衬底上采用三族有机源三甲基镓、三乙基镓、三甲基铟和五族源砷烷、磷烷生长铟镓砷磷多量子阱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国利，王圩，朱洪亮，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]