CN105869993A - 抑制InAs量子点中In偏析的生长方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，包括步骤：A、在衬底上生长缓冲层；B、在缓冲层上生长InAs量子点层；C、在InAs量子点层上预沉积In原子层；D、在In原子层上生长AlAs层；E、在AlAs层上生长GaAs盖层。本发明通过预沉积In原子层后，可以很好地抑制InAs量子点层中In原子的偏析，从而抑制In原子的偏析带来的波长蓝移，即相对于现有技术，可使得响应波长红移，向通信领域使用的1.3μm波长靠近，能很好地应用于1.3~1.5μm波长的通信领域中，而且PL的强度有了明显提高、半波峰更窄，发光特性更好，可广泛应用于InAs量子点生长领域中。

Description

抑制 InAs 量子点中 In 偏析的生长方法
技术领域
本发明涉及量子点生长方法，特别是涉及抑制InAs量子点中In偏析的生长方法。
背景技术
名词解释：
Å：其表示长度单位埃，1埃= 10-10米=0.1纳米；
PL：光致发光；
In：铟；
InAs：砷化铟；
GaAs：砷化镓；
AlAs：砷化铝。
量子点是纳米科学与技术研究的重要组成部分，由于载流子在半导体量子点中受到三维限制而具有优异性能，构成了量子器件和电路的基础，因此，在未来的纳米电子学、光电子学、光学、量子计算和生命科学等方面，量子点有着重要的应用前景，受到人们广泛重视。
对于传统的InAs量子点，其是采用生长完InAs后直接生长GaAs盖层的方法来获得稳定的量子点，此种方法虽然能够获得很好的量子点形貌和响应强度，但是其中的In原子的偏析不能很好地得到解决，从而使得目标波长蓝移，不能很好地应用于1.3-1.5um的通信领域中。而目前技术中虽然也出现了一些抑制In原子偏析的方法，但是目前方法对目标波长的红移效果不佳，还无法较好地解决这个问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供抑制InAs量子点中In偏析的生长方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，包括步骤：
A、在衬底上生长缓冲层；
B、在缓冲层上生长InAs量子点层；
C、在InAs量子点层上预沉积In原子层；
D、在In原子层上生长AlAs层；
E、在AlAs层上生长GaAs盖层。
进一步，所述In原子层的沉积厚度为3~3.1Å。
进一步，所述In原子层的沉积厚度为3.05Å。
进一步，所述步骤C，其具体为：
在生长完InAs量子点层后，立即以0.061Å/S的速率在InAs量子点层上预沉积In原子层。
进一步，所述步骤D，其具体为：
在预沉积完In原子层后，立即生长厚度为5.65 Å 的AlAs层。
进一步，所述AlAs层的沉积速率为1000Å/h。
进一步，所述步骤B、C、D和E在生长InAs量子点层、In原子层、AlAs层以及GaAs盖层时，均将衬底的温度维持在480℃。
进一步，所述InAs量子点层的沉积厚度为6.1Å。
进一步，所述InAs量子点层的沉积速率为0.061Å/s。
进一步，所述GaAs盖层的厚度为100nm。
本发明的有益效果是：本发明的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，包括步骤：A、在衬底上生长缓冲层；B、在缓冲层上生长InAs量子点层；C、在InAs量子点层上预沉积In原子层；D、在In原子层上生长AlAs层；E、在AlAs层上生长GaAs盖层。本方法通过预沉积In原子层后，可以很好地抑制InAs量子点层中In原子的偏析，从而抑制In原子的偏析带来的波长蓝移，即相对于现有技术，可使得响应波长红移，向通信领域使用的1.3μm波长靠近，能很好地应用于1.3~1.5μm波长的通信领域中，而且PL的强度有了明显提高、半波峰更窄，发光特性更好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法的步骤流程图；
图2是本发明的生长方法的InAs量子点生长结构示意图；
图3是传统InAs量子点以及通过本发明的生长方法获得的InAs量子点，两者对比光致发光光谱示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供了一种抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，包括步骤：
A、在衬底上生长缓冲层；
B、在缓冲层上生长InAs量子点层；
C、在InAs量子点层上预沉积In原子层；
D、在In原子层上生长AlAs层；
E、在AlAs层上生长GaAs盖层。
进一步作为优选的实施方式作为优选的实施方式，所述In原子层的沉积厚度为3~3.1Å。
进一步作为优选的实施方式，所述In原子层的沉积厚度为3.05Å。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C，其具体为：
在生长完InAs量子点层后，立即以0.061Å/S的速率在InAs量子点层上预沉积In原子层。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤D，其具体为：
在预沉积完In原子层后，立即生长厚度为5.65 Å 的AlAs层。
进一步作为优选的实施方式，所述AlAs层的沉积速率为1000Å/h。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤B、C、D和E在生长InAs量子点层、In原子层、AlAs层以及GaAs盖层时，均将衬底的温度维持在480℃。
进一步作为优选的实施方式，所述InAs量子点层的沉积厚度为6.1Å。
进一步作为优选的实施方式，所述InAs量子点层的沉积速率为0.061Å/s。
进一步作为优选的实施方式，所述GaAs盖层的厚度为100nm。
以下结合一具体实施例对本发明做详细说明。
抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，包括步骤：
步骤1、将衬底在580℃脱模，然后升温至605℃对脱模后的衬底进行烘烤，接着降温至580℃在衬底上生长缓冲层；优选的，衬底为GaAs衬底，缓冲层为GaAs缓冲层。
步骤2、将衬底的温度降到480℃，同时使系统的真空压强维持在5*10-8～6*10-8torr之间后，在缓冲层上生长InAs量子点层，InAs量子点层的沉积速率为0.061Å/s，沉积厚度为6.1Å，因此控制沉积时间为100s。
步骤3、将衬底的温度维持在480℃，在生长完InAs量子点层后，立即以0.061Å/S的速率在InAs量子点层上预沉积In原子层。本实施例中，In原子层的沉积厚度为3~3.1Å时，可以使得目标波长较为接近1.3-1.5um的通信窗口。优选的，本实施例中，In原子层的沉积厚度为3.05Å。In原子层是抑制In原子的偏析的第一道屏障，通过预沉积In原子层后，可以很好地抑制InAs量子点层中In原子的偏析，相对现有技术，可使得响应波长红移，
步骤4、将衬底的温度维持在480℃，在预沉积完In原子层后，立即生长厚度为5.65 Å 的AlAs层，AlAs层的沉积速率为1000Å/h。AlAs层用来作为抑制In原子的偏析的第二道屏障，为一阻挡层。现有技术中虽然有增加了AlAs层来制In原子的偏析的技术，但是其效果不佳，与本发明的PL光谱对比如图3所示。
步骤5、将衬底的温度维持在480℃，使系统的真空压强维持在6*10-8～7*10-8torr之间，接着在AlAs层上生长GaAs盖层，GaAs盖层的厚度为100nm。
另外，本发明的InAs量子点层和AlAs层，两者的厚度可以进行适当优化以得到光致发光测试中更优的强度和目标波长。
通过采用上述的生长方法，在InAs量子点层预沉积In原子层后，先生长AlAs层再生长GaAs盖层，InAs量子点的InAs量子点生长结构示意图如图2所示。而传统的InAs量子点以及通过本发明方法获得的InAs量子点，它们两者对比的光致发光光谱示意图如图3所示，其中，虚线所表示的是未沉积In原子层只生长了AlAs层的传统InAs量子点的光致发光光谱，实线所表示的是通过本发明方法所得到沉积了In原子层的InAs量子点的光致发光光谱。本方法通过预沉积In原子层后，可以很好地抑制InAs量子点层中In原子的偏析，从而抑制In原子的偏析带来的波长蓝移，即相对于现有技术，可使得响应波长红移，向通信领域使用的1.3μm波长靠近，能很好地应用于1.3~1.5μm波长的通信领域中，而且PL的强度有了明显提高、半波峰更窄，发光特性更好。同时，采用本方法生长的InAs量子点还可使得其制作的太阳能器件开路电压增加。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，包括步骤：
A、在衬底上生长缓冲层；
B、在缓冲层上生长InAs量子点层；
C、在InAs量子点层上预沉积In原子层；
D、在In原子层上生长AlAs层；
E、在AlAs层上生长GaAs盖层。
2.根据权利要求1所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述In原子层的沉积厚度为3~3.1Å。
3.根据权利要求2所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述In原子层的沉积厚度为3.05Å。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述步骤C，其具体为：
在生长完InAs量子点层后，立即以0.061Å/S的速率在InAs量子点层上预沉积In原子层。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述步骤D，其具体为：
在预沉积完In原子层后，立即生长厚度为5.65 Å 的AlAs层。
6.根据权利要求5所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述AlAs层的沉积速率为1000Å/h。
7.根据权利要求1所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述步骤B、C、D和E在生长InAs量子点层、In原子层、AlAs层以及GaAs盖层时，均将衬底的温度维持在480℃。
8.根据权利要求1、2、3或7所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述InAs量子点层的沉积厚度为6.1Å。
9.根据权利要求1、2、3或7所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述InAs量子点层的沉积速率为0.061Å/s。
10.根据权利要求1、2、3或7所述的抑制InAs量子点中In偏析的生长方法，其特征在于，所述GaAs盖层的厚度为100nm。
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王禄: "《InAs/（In）GaAs量子点岛的光电性能与微结构研究》", 31 July 2010 *

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