本发明专利技术公开了生长在Si衬底上的InGaAs薄膜，包括依次排列的Si衬底、低温In0.4Ga0.6As缓冲层、高温In0.4Ga0.6As缓冲层以及In0.53Ga0.47As外延薄膜，低温In0.4Ga0.6As缓冲层为在350～380℃生长的In0.4Ga0.6As缓冲层；高温In0.4Ga0.6As缓冲层为在500～540℃生长的In0.4Ga0.6As缓冲层；低温In0.4Ga0.6As缓冲层和高温In0.4Ga0.6As缓冲层的厚度之和为10～20nm。本发明专利技术还公开了InGaAs薄膜的制备方法。本发明专利技术的生长在Si衬底上的InGaAs薄膜，晶体质量较好、几乎完全弛豫，且制备工艺简单。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了生长在Si衬底上的InGaAs薄膜，包括依次排列的Si衬底、低温In0.4Ga0.6As缓冲层、高温In0.4Ga0.6As缓冲层以及In0.53Ga0.47As外延薄膜，低温In0.4Ga0.6As缓冲层为在350～380℃生长的In0.4Ga0.6As缓冲层；高温In0.4Ga0.6As缓冲层为在500～540℃生长的In0.4Ga0.6As缓冲层；低温In0.4Ga0.6As缓冲层和高温In0.4Ga0.6As缓冲层的厚度之和为10～20nm。本专利技术还公开了InGaAs薄膜的制备方法。本专利技术的生长在Si衬底上的InGaAs薄膜，晶体质量较好、几乎完全弛豫，且制备工艺简单。【专利说明】
本专利技术涉及InGaAs薄膜及其制备方法，特别涉及一种。
技术介绍
II1-V族化合物由于具有稳定性好、有效质量小、电子迁移率和峰值速度高、以及光吸收系数较高等优点，被广泛地应用于光电器件中。在这当中，InxGahAs(C)≤x≤I)材料的禁带宽度随着In组分变化可以在0.35eV (InAs)~1.43eV (GaAs)范围内变化。根据这些特性，InxGa1^xAs材料特别是In组分为0.53的Ina53Gaa47As材料可以被应用于室温红外探测器、高效叠层太阳能电池中。外延生长Ina53Gaa47As材料的常用衬底为InP、GaAs及Si。但InP与GaAs价格昂贵、晶片尺寸较小、并且较脆，不利于工业化生产。Si衬底与InP、GaAs衬底相比，价格低廉，并且易于大尺寸化。同时，现在市场上绝大部分的集成芯片都是Si，因此在Si上生长Ina53Gaa47As薄膜便于将其整合到现有的芯片当中。但是由于Si与Ina53Gaa47As材料间存在着较大的晶格失配9%)，这就造成如果直接在Si上生长Ina53Gaa47As,所得到的薄膜中会产生大量的残余应力。大的残余应力对Intl 53Gatl 47As薄膜性能有很大影响。一方面，大的残余应力可能使Ina53Gaa47As薄膜在生长时产生裂纹甚至开裂。另一方面，大的残余应力将会造成Ina53Gaa47As薄膜中产生大量的缺陷，恶化器件性能。为了在Si衬底上生长出高质量的Ina53Gaa47As材料，最佳途径是在Si衬底上先外延生长缓冲层材料释放应力，然后再外延生长Ina53Gaa47As材料。但目前在Ina53Gaa47As生长中，大多数采用多层的组分渐变、组分跳变、组分逆变等缓冲层结构，这往往造成在生长Ina53Gaa47As材料前需要外延生长多层较厚的缓冲层，生长步骤繁琐，而且很难精确控制每一层材料的成分、厚度、以及晶体质量，从而影响最终获得的Ina53Gaa47As薄膜质量。因此，为了得到低残余应力、高质量的Ina53Gaa47As薄膜，就需要对缓冲层生长工艺进行优化。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种生长在Si衬底上的InGaAs薄膜，该薄膜晶体质量较好、几乎完全弛豫。本专利技术的另一目的在于提供上述长在Si衬底上的InGaAs薄膜的制备方法，采用该方法，在Si衬底上制备得到了晶体质量较好、几乎完全弛豫的Ina53Gaa47As外延薄膜，同时大幅度简化了该薄膜材料的生长工艺。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:生长在Si衬底上的InGaAs薄膜，包括依次排列的Si衬底、低温Ina4Gaa6As缓冲层、高温Ina4Gaa6As缓冲层以及Ina53Gaa47As外延薄膜,所述低温Ina4Gaa6As缓冲层为在350~380°C生长的Ina4Gaa6As缓冲层；所述高温Ina4Gaa6As缓冲层为在500~540°C生长的Intl 4Gatl 6As缓冲层； 所述低温Intl 4Gatl 6As缓冲层和高温Intl 4Gatl 6As缓冲层的厚度之和为10~20nm ;只有Ina4Gaa6As缓冲层的总厚度控制在10~20nm，生长温度分别控制在350~380°C及500~540°C，才能降低由于晶格失配造成的应力，使得所制备的Ina 53Ga0.47As弛豫度高、残余应力低。所述生长在Si衬底上的InGaAs薄膜的制备方法，包括以下步骤:( I)对Si衬底进行清洗；( 2)对Si衬底进行预处理；(3)对Si衬底进行脱氧化膜；(4)在Si衬底上生长低温Ina4Gaa6As缓冲层:Si衬底温度为350~380°C，在反应室压力为7.2Χ10-5~1.8 X IO^8Pa, V / III值为60~80、生长速度为0.5~IML/s条件生长4~8nm的Ina4Gaa6As缓冲层；(5)在低温Ina4Gaa6As缓冲层生长高温Ina4Gaa6As缓冲层:Si衬底温度为500~5400C，在反应室压力为3.0 X 10-5~2.5 X l(T8pa、V / III值为20~30、生长速度为0.3~0.5ML/s条件下生长6~12nm的Ina4Gaa6As缓冲层；(6 )在高温Ina 4Ga0.6As缓冲层上生长Ina 53Ga0.47As外延薄膜:Si衬底温度为550~580°C，在反应室压力为4.0Χ10-5~2.7Xl(T8Pa、V / III值为40~60、生长速度为0.6~IML/s条件下,生长Ina S3Ga0.47As外延薄膜。 所述Si衬底为(111)晶向的η型Si衬底。步骤(1)所述对Si衬底进行清洗，具体为:采用丙酮、去离子水洗涤，去除衬底表面有机物；将Si衬底依次置于HF = H2O=1: 10溶液中超声I~3分钟、浓H2SO4 = H2O2:Η20=4:1:5超声5~10分钟、HF:H20=1:10溶液中超声I~3分钟，最后经去离子水清洗去除表面氧化物和有机物；清洗后的Si衬底用高纯氮气吹干。步骤(2)所述对Si衬底进行预处理，具体为:将清洗后的Si衬底送入分子束外延进样室预除气15~30分钟；再送入传递室300~400°C除气0.5~2小时，完成除气后送入生长室。步骤(3)所述对Si衬底进行脱氧化膜，具体为；Si衬底进入生长室后，将Si衬底温度升至950~1050°C，高温烘烤15~30分钟，除去衬底表面的氧化膜层。步骤(4)中采用分子束外延或金属有机气相沉积方法制备低温Ina4Gaa6As缓冲层。步骤(5)中采用分子束外延或金属有机气相沉积方法制备高温Ina4Gaa6As缓冲层。步骤(6)中采用子束外延或金属有机气相沉积方法在高温Ina4Gaa6As缓冲层上生长Ina53Gaa47As外延薄膜。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果:(I)本专利技术使用了低温/高温Ina4Gaa6As缓冲层技术，可有效过滤衬底与外延层之间由于晶格失配引起的位错，很好地释放应力。(2)本专利技术使用低温/高温Ina4Gaa6As缓冲层，能够有效地抑制界面的起伏，获得光滑平整的表面，能够提高Ina53Gaa47As外延薄膜外延层的结晶质量。(3)本专利技术使用了低温/高温Ina4Gaa6As双层缓冲层，与多层缓冲层相比，该方法大为简化了缓冲层结构以及外延生长工艺，到达可严格控制外延层的厚度、组分的要求，从而能获得表面形貌好、闻她豫度、晶体质量闻的Ina53Gaa47As外延薄月旲。【专利附图】【附图说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，高芳亮，管云芳，温雷，李景灵，张曙光，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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