CN111653324B - 材料生长速率测量方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种材料生长速率测量方法，具体针对由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构，能同时测量组成两种材料不同组分的生长速率的方法，或能同时测量两种材料的各自生长速率的方法。本公开采用多个在相同生长速率下制备的样品，结合X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜等测量，构建函数计算得到材料的生长速率，使得对于厚度很薄的薄膜的材料生长速率的测量更加精确。

Description

材料生长速率测量方法
技术领域
本公开涉及材料生长领域，尤其涉及一种材料生长速率测量方法。
背景技术
在使用分子束外延、化学气相沉积、热蒸发镀膜、电子束蒸发镀膜、磁控溅射、原子层沉积、脉冲激光沉积等材料生长设备进行半导体、金属、拓扑绝缘体、磁性材料、有机化合物半导体等材料的薄膜制备工艺中，控制和测量材料的生长速率是非常重要的，特别是对于比较复杂的多量子阱或超晶格多层结构。一般情况下，是采用X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜等方法测量材料的单层厚度，然后除以生长时间，来得到材料的生长速率。对于薄膜较厚的情况，该方法具有较高的精度。但是对于较薄的多量子阱或超晶格多层结构，该方法会产生较大的测量误差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种材料生长速率测量方法，以解决材料生长中薄膜较薄的情况下生长数量测量误差较大的问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种材料生长速率测量方法，包括：
步骤1，制备n个样品，其中，n≥2；所述样品同一周期中的两层材料分别为材料AC和材料AwB1-wC，材料AwB1-wC中组分材料包括材料AC和材料BC，材料AC和材料AwB1-wC具有共同的组成材料AC；
步骤2，采用X射线衍射或透射电子显微镜测量材料AC和材料AwB1-wC组成的量子阱或超晶格的周期di，其中，i＝1，2，...，n；
步骤3，构建函数，计算材料AwB1-wC、材料AC和材料BC的生长速率。
在本公开的一些实施例中，所述步骤3包括：
子步骤31，假定材料AC和材料BC的生长速率分别由A和B的束流决定，则材料AC和材料BC生长速率为：
μAC＝afA   (1.1)
μBC＝bfB   (1.2)
其中，fA和fB分别为原子束或分子束A和B的束流；a和b分别为材料AC和材料BC的生长速率μAC和μBC与束流fA和fB之间的比例系数；
则材料AwB1-wC的生长速率为：
μABC＝afA+bfB   (1.3)
子步骤32，步骤2中n个样品中量子阱或超晶格的周期di为
di＝μACt1i+μABCt2i   (1.4)
其中，t1i为材料AC的生长时间，t2i为材料AwB1-wC的生长时间，生长时间t1i和t2i为材料生长的参数；
将式(1.1)和(1.3)带入到(1.4)中，得
di＝afA(t1i+t2i)+bfBt2i   (1.5)
令
xi＝fA(t1i+t2i)   (1.6)
yi＝fBt2i   (1.7)
式(1.5)可写为
di＝axi+byi   (1.8)
子步骤33，构建函数
Figure BDA0002515125260000021
求得比例系数a、b；
将比例系数a、b代入(1.1)至(1.3)，得到材料AC的生长速率μAC、材料BC的生长速率μBC和材料AwB1-wC的生长速率μABC。
在本公开的一些实施例中，所述子步骤33包括：
子分步骤331，分别对(1.9)做α和b的偏微分，并使其等于0，得到
Figure BDA0002515125260000031
整理得
Figure BDA0002515125260000032
子分步骤332，解(1.11)方程，得
Figure BDA0002515125260000033
子分步骤333，实验标准差为
Figure BDA0002515125260000041
子分步骤334，将式(1.12)代入到式(1.1)-(1.3)中，得到材料AC的生长速率μAC、材料BC的生长速率μBC和材料AwB1-wC的生长速率μABC为
Figure BDA0002515125260000042
Figure BDA0002515125260000043
Figure BDA0002515125260000044
在本公开的一些实施例中，所述样品的重复周期个数至少为2个。
在本公开的一些实施例中，所述样品各层的层厚通过改变量子阱或超晶格结构中的材料AC和材料AwB1-wC的生长时间来控制。
在本公开的一些实施例中，所述步骤1中，各个所述样品之间的原子束或分子束A、B和C的束流保持一致。
根据本公开的一个方面，还提供了一种材料生长速率测量方法，包括：
步骤1’，制备n个样品，其中，n≥2；所述样品同一周期中的两层材料分别为材料Ma和材料Mb没有共同的组成材料的组分；
步骤2’，采用X射线衍射或透射电子显微镜测量材料Ma和材料Mb组成的量子阱或超晶格的周期di，其中，i＝1，2，...，n；
步骤3’，构建函数，计算材料Ma和材料Mb的生长速率。
在本公开的一些实施例中，所述步骤3’包括：
子步骤31’，令材料Ma的生长速率为μMa，材料Mb的生长速率为μMb；步骤2’中n个样品中量子阱或超晶格的周期di为
di＝μMat1i+μMbt2i   (2.1)
其中，t1i为材料Ma的生长时间，t2i为材料Mb的生长时间，生长时间t1i和t2i为材料生长的参数；
子步骤32’，构建函数
Figure BDA0002515125260000051
分别对(2.2)做μMa和μMb的偏微分，并使其等于0，得到
Figure BDA0002515125260000052
整理得
Figure BDA0002515125260000061
子步骤33’，解(2.4)方程，得到材料Ma的生长速率μMa和材料Mb的生长速率μMb分别为
Figure BDA0002515125260000062
子步骤34’，实验标准差为
Figure BDA0002515125260000063
在本公开的一些实施例中，所述样品的重复周期个数至少为2个。
在本公开的一些实施例中，所述样品各层的层厚通过改变量子阱或超晶格结构中的材料Ma和材料Mb的生长时间来控制。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开材料生长速率测量方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
本公开针对由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构，能同时测量组成两种材料不同组分的生长速率的方法，或能同时测量两种材料的各自生长速率的方法，采用多个在相同生长速率下制备的样品，结合X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜等测量，构建函数计算得到材料的生长速率，使得对于厚度很薄的薄膜的材料生长速率的测量更加精确。
附图说明
图1为本公开第一实施例材料生长速率测量方法的示意图。
图2为本公开第一实施例中测量生长速率用的材料结构示意图。
图3为本公开第二实施例材料生长速率测量方法的示意图。
图4为本公开第二实施例中测量生长速率用的材料结构示意图。
具体实施方式
本公开提供了一种材料生长速率测量方法，具体针对由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构，能同时测量组成两种材料不同组分的生长速率的方法，或能同时测量两种材料的各自生长速率的方法。本公开采用多个在相同生长速率下制备的样品，结合X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜等测量，构建函数计算得到材料的生长速率，使得对于厚度很薄的薄膜的材料生长速率的测量更加精确。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种材料生长速率测量方法。图1为本公开第一实施例材料生长速率测量方法的示意图。图2为本公开第一实施例材料生长速率测量方法中同一周期中的两层材料AC和AwB1-wC具有共同的组成材料的组分AC的材料结构示意图。如图1、图2所示，本公开提供了一种材料生长速率测量方法，针对由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构的能同时精确测量组成两种材料不同组分的生长速率的方法。如图2所示的材料结构，是一种测量生长速率用的由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构，其中同一周期中的两层材料AC和AwB1-wC具有共同的组成材料的组分材料AC。每一个周期的量子阱或超晶格由材料AC和材料AwB1-wC两种材料构成，并重复2个周期以上，材料的重复周期个数没有上限。其中：材料AC为二元化合物，由A和C两种元素组成；材料AwB1-wC为三元化合物，由A、B和C三种元素组成，该三元化合物可以视为二元化合物材料AC和BC组成的合金，w为材料AC在材料AwB1-wC中占有的摩尔比例，称为组分。材料生长在衬底上，生长时由各自的装置分别为元素A、B和C提供相应的原子束或分子束。对于真空环境下的物理沉积方法，例如分子束外延，通常用“束流”来表示产生材料组成元素的原子束或分子束的大小。某种元素的束流定义为单位时间到达单位面积衬底上该种原子束或分子束的数量，它正比于该原子束或分子束的等效分压强，实际工作中直接用该原子束或分子束的等效分压强表示其束流。如图1所示，本实施例中材料生长速率测量方法包括：
步骤1，制备n(n≥2)个如图2所示的样品结构，不同样品之间的原子束或分子束A、B和C的束流保持一致。但是，通过改变量子阱或超晶格结构中的材料AC和材料AwB1-wC的生长时间来改变材料各层的层厚，进而改变量子阱或超晶格的周期。其中同一周期中的两层材料AC和AwB1-wC具有共同的组成材料的组分材料AC。
步骤2，采用X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜方法测量材料AC和材料AwB1-wC组成的量子阱或超晶格的周期di(i＝1，2，...，n)。
步骤3，构建函数，计算材料AwB1-wC、AC和BC的生长速率。具体的，包括：
子步骤31，假定材料AC(作为量子阱或超晶格周期中的一层，也是材料AwB1-wC的一个组分)和材料BC(作为材料AwB1-wC的一个组分)的生长速率分别由A和B的束流决定，而与C的束流无关。则材料AC和材料BC的生长速率为
μAC＝afA   (1.1)
μBC＝bfB   (1.2)
其中：fA和fB分别为原子束或分子束A和B的束流，为材料生长的参数，是已知量；a和b分别为材料AC和材料BC的生长速率μAC和μBC与束流fA和fB之间的比例系数，为未知量，是下述数学过程需要计算的量。
则材料AwB1-wC的生长速率为
μABC＝afA+bfB   (1.3)
子步骤32，材料AC的生长时间为t1i，材料AwB1-wC的生长时间为t2i，时间t1i和t2i为材料生长的参数，是已知量。则步骤2中n个样品中量子阱或超晶格的周期di为
di＝μACt1i+μABCt2i   (1.4)
将式(1.1)和(1.3)带入到(1.4)中，得
di＝afA(t1i+t2i)+bfBt2i   (1.5)
令
xi＝fA(t1i+t2i)   (1.6)
yi＝fBt2i   (1.7)
式(1.5)可写为
di＝axi+byi   (1.8)
子步骤33，构建函数
Figure BDA0002515125260000091
求得比例系数a、b，将比例系数a、b代入(1.1)至(1.3)，得到得到材料AC的生长速率μAC、材料BC的生长速率μBC和材料AwB1-wC的生长速率μABC。具体包括：
子分步骤331，分别对(1.9)做α和b的偏微分，并使其等于0，得到
Figure BDA0002515125260000101
整理得
Figure BDA0002515125260000102
子分步骤332，解(1.11)方程，得
Figure BDA0002515125260000103
子分步骤333，实验标准差为
Figure BDA0002515125260000104
子分步骤334，得到要测量的生长速率。
将式(1.12)代入到式(1.1)-(1.3)中，得到材料AC(作为量子阱或超晶格周期中的一层，也是材料AwB1-wC的一个组分)的生长速率μAC、材料BC(作为材料AwB1-wC的一个组分)的生长速率μBC和材料AwB1-wC(作为量子阱或超晶格周期中的一层)的生长速率μABC为
Figure BDA0002515125260000111
Figure BDA0002515125260000112
Figure BDA0002515125260000113
在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种材料生长速率测量方法。图3为本公开第二实施例材料生长速率测量方法的示意图。图4为本公开第二实施例中测量生长速率用的材料结构示意图。如图3、图4所示，本公开提供了一种材料生长速率测量方法，针对由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构的能同时精确测量两种材料生长速率的方法。请参照图4所示的材料结构，是一种测量生长速率用的由两种材料交替生长构成的多量子阱或超晶格结构，其中同一周期中的两层材料Ma和材料Mb没有共同的组成材料的组分。每一个周期的量子阱或超晶格由材料Ma和材料Mb两种材料构成，并重复2个周期以上，材料的重复周期个数没有上限。其中：材料Ma和材料Mb没有共同的组成材料的组分。材料生长在衬底上，生长时有各自的装置分别为材料Ma和材料Mb提供相应的源材料。
如图3所示，本实施例中材料生长速率测量方法包括：
步骤1’，制备n(n≥2)个如图4所示的样品结构，不同样品之间材料Ma和材料Mb的生长速率保持一致。但是，通过改变量子阱或超晶格结构中的材料Ma和材料Mb的生长时间来改变材料各层的层厚，进而改变量子阱或超晶格的周期。其中同一周期中的两层材料Ma和材料Mb没有共同的组成材料的组分。
步骤2’，采用X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜方法测量材料Ma和材料Mb组成的量子阱或超晶格的周期di(i＝1，2，...，n)。
步骤3’，构建函数，计算材料Ma和材料Mb的生长速率。包括：
子步骤31’，令材料Ma和材料Mb的生长速率分别为μMa和μMb，为未知量。材料Ma的生长时间为t1i，材料Mb的生长时间为t2i，时间t1i和t2i为材料生长的参数，是已知量。则步骤2’中n个样品中量子阱或超晶格的周期di为
di＝μMat1i+μMbt2i   (2.1)
子步骤32’，构建函数
Figure BDA0002515125260000121
分别对上式做μMa和μMb的偏微分，并使其等于0，得到
Figure BDA0002515125260000131
整理得
Figure BDA0002515125260000132
子步骤33’，解(2.4)方程，得到材料Ma的生长速率μMa和材料Mb的生长速率μMb分别为
Figure BDA0002515125260000133
子步骤34’，实验标准差为
Figure BDA0002515125260000134
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开材料生长速率测量方法有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供一种材料生长速率测量方法采用多个在相同生长速率下制备的样品，结合X射线衍射(XRD)或透射电子显微镜等测量，构建函数计算得到材料的生长速率，使得对于厚度很薄的薄膜的材料生长速率的测量更加精确，解决了目前材料生长中薄膜较薄的情况下生长数量测量误差较大的问题。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种材料生长速率测量方法，包括：
步骤1，制备n个样品，其中，n≥2；所述样品同一周期中的两层材料分别为材料AC和材料AwB1-wC，材料AwB1-wC中组分材料包括材料AC和材料BC，材料AC和材料AwB1-wC具有共同的组成材料AC；
步骤2，采用X射线衍射或透射电子显微镜测量材料AC和材料AwB1-wC组成的量子阱或超晶格的周期di，其中，i＝1,2,…,n；
步骤3，构建函数，计算材料AwB1-wC、材料AC和材料BC的生长速率；
其中，所述步骤3包括：
子步骤31，假定材料AC和材料BC的生长速率分别由A和B的束流决定，则材料AC和材料BC生长速率为：
μAC＝afA(1.1)μBC＝bfB(1.2)
其中，fA和fB分别为原子束或分子束A和B的束流；a和b分别为材料AC和材料BC的生长速率μAC和μBC与束流fA和fB之间的比例系数；
则材料AwB1-wC的生长速率为：
μABC＝afA+bfB(1.3)
子步骤32，步骤2中n个样品中量子阱或超晶格的周期di为
di＝μACt1i+μABCt2i(1.4)
其中，t1i为材料AC的生长时间，t2i为材料AwB1-wC的生长时间，生长时间t1i和t2i为材料生长的参数；
将式(1.1)和(1.3)带入到(1.4)中，得
di＝afA(t1i+t2i)+bfBt2i(1.5)
令
xi＝fA(t1i+t2i)(1.6)
yi＝fBt2i(1.7)
式(1.5)可写为
di＝axi+byi(1.8)
子步骤33，构建函数
Figure FDA0004124156120000021
求得比例系数a、b；
将比例系数a、b代入(1.1)至(1.3)，得到材料AC的生长速率μAC、材料BC的生长速率μBC和材料AwB1-wC的生长速率μABC；
所述子步骤33包括：
子分步骤331，分别对(1.9)做a和b的偏微分，并使其等于0，得到
Figure FDA0004124156120000022
整理得
Figure FDA0004124156120000023
子分步骤332，解(1.11)方程，得
Figure FDA0004124156120000031
子分步骤333，实验标准差为
Figure FDA0004124156120000032
子分步骤334，将式(1.12)代入到式(1.1)-(1.3)中，得到材料AC的生长速率μAC、材料BC的生长速率μBC和材料AwB1-wC的生长速率μABC为
Figure FDA0004124156120000033
Figure FDA0004124156120000034
Figure FDA0004124156120000041
2.根据权利要求1所述的材料生长速率测量方法，其中，所述样品的重复周期个数至少为2个。
3.根据权利要求1所述的材料生长速率测量方法，其中，所述样品各层的层厚通过改变量子阱或超晶格结构中的材料AC和材料AwB1-wC的生长时间来控制。
4.根据权利要求1所述的材料生长速率测量方法，其中，所述步骤1中，各个所述样品之间的原子束或分子束A、B和C的束流保持一致。
5.一种材料生长速率测量方法，包括：
步骤1’，制备n个样品，其中，n≥2；所述样品同一周期中的两层材料分别为材料Ma和材料Mb，且材料Ma和材料Mb没有共同的组成材料的组分；
步骤2’，采用X射线衍射或透射电子显微镜测量材料Ma和材料Mb组成的量子阱或超晶格的周期di，其中，i＝1,2,…,n；
步骤3’，构建函数，计算材料Ma和材料Mb的生长速率；
其中，所述步骤3’包括：
子步骤31’，令材料Ma的生长速率为μMa，材料Mb的生长速率为μMb；步骤2’中n个样品中量子阱或超晶格的周期di为
di＝μMat1i+μMbt2i(2.1)
其中，t1i为材料Ma的生长时间，t2i为材料Mb的生长时间，生长时间t1i和t2i为材料生长的参数；
子步骤32’，构建函数
Figure FDA0004124156120000051
分别对(2.2)做μMa和μMb的偏微分，并使其等于0，得到
Figure FDA0004124156120000052
整理得
Figure FDA0004124156120000053
子步骤33’，解(2.4)方程，得到材料Ma的生长速率μMa和材料Mb的生长速率μMb分别为
Figure FDA0004124156120000061
子步骤34’，实验标准差为
Figure FDA0004124156120000062
6.根据权利要求5所述的材料生长速率测量方法，其中，所述样品的重复周期个数至少为2个。
7.根据权利要求5所述的材料生长速率测量方法，其中，所述样品各层的层厚通过改变量子阱或超晶格结构中的材料Ma和材料Mb的生长时间来控制。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09223666A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Oki Electric Ind Co Ltd 単結晶薄膜の成長レートの決定方法
EP2916103A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-09 LayTec AG Method and appararus for real-time analysis of complex thin-film multi-layer growth processes
CN104992982A (zh) * 2015-05-28 2015-10-21 福州大学 一种具有超晶格结构的薄膜晶体管
CN105576111A (zh) * 2016-01-26 2016-05-11 电子科技大学 一种铋层状化合物超晶格的制备方法
CN110527975A (zh) * 2019-09-06 2019-12-03 新磊半导体科技（苏州）有限公司 一种InGaAsP四元系材料分子束外延生长的定标方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09223666A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Oki Electric Ind Co Ltd 単結晶薄膜の成長レートの決定方法
EP2916103A1 (en) * 2014-03-04 2015-09-09 LayTec AG Method and appararus for real-time analysis of complex thin-film multi-layer growth processes
CN104992982A (zh) * 2015-05-28 2015-10-21 福州大学 一种具有超晶格结构的薄膜晶体管
CN105576111A (zh) * 2016-01-26 2016-05-11 电子科技大学 一种铋层状化合物超晶格的制备方法
CN110527975A (zh) * 2019-09-06 2019-12-03 新磊半导体科技（苏州）有限公司 一种InGaAsP四元系材料分子束外延生长的定标方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张丹 等.MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及其光学性能研究.半导体光电.2015,第36卷(第05期),第765-768,772页. *
杨艳 等.用X双晶衍射法研究InGaAs／GaAs量子阱结构.半导体技术.2006,第31卷(第02期),第105-107页. *

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