CN114204419B - 高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其生长方法和应用 - Google Patents
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Abstract
高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其生长方法和应用，属于半导体材料技术领域。本发明提供了InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构以GaAs/InGaAs/InGaAsP/InGaP为材料体系，采用生长中断技术，通过外延生长装置层叠生长得到的，生长中断过程中关闭V族源的As和P源，通入氢气带走反应室中残存的V族气体，生长中断时间为5～40s。该外延结构包括依次层叠的衬底、缓冲层、下势垒层、下插入层、势阱层、上插入层和上势垒层。本发明在不破坏结构，抑制InGaAsP势垒层中P原子向InGaAs势阱层扩散，减少界面粗糙度增加，获得高质量和光学性质的多量子阱外延结构。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其生长方法和应用。
背景技术
量子阱(quantum well)是指与电子的德布罗意波长可比的微观尺度上的势阱。量子阱的基本特征是由于量子阱宽度(与电子的德布罗意波长可比的尺度)的限制，导致载流子波函数在一维方向上的局域化，量子阱中因为有源层的厚度仅在电子平均自由程内，阱壁具有很强的限制作用，使得载流子只在与阱壁平行的平面内具有二维自由度，在垂直方向，使得导带和价带分裂成子带。量子阱中的电子态、声子态和其他元激发过程以及它们之间的相互作用，与三维体状材料中的情况有很大差别。在具有二维自由度的量子阱中，电子和空穴的态密度与能量的关系为台阶形状，而不是象三维体材料那样的抛物线形状。
通过MOCVD以及MBE等沉积手段获得的以InGaAs为势阱的量子阱结构，作为一种二维材料结构，由于其量子约束效应，被广泛应用于半导体激光器，光电探测器，太阳能电池等领域。然而，传统的InGaAs/AlGaAs量子阱材料体系中的AlGaAs材料极易氧化，导致端面阈值损伤增加，降低器件的可靠性。
为了获得可靠性较好的半导体激光器，采用GaAs/InGaAs/InGaAsP/InGaP材料体系的方法，代替传统InGaAs/GaAs/AlGaAs材料体系。与传统的AlGaAs基材料体系相比，使用无铝体系的半导体激光器的优点是：(1)这种材料体系的表面复合速率较低，导致半导体激光器的端面温度较低，能实现高输出功率下的可靠工作；(2)InGaP限制层的较高导电性和导热性，使得半导体器件可在高功率下获得更好的转换效率；(3)由于再生界面上没有含铝化合物，所以有利于进行多次外延生长和构成掩埋结构半导体激光器的发展。
在生长高质量的砷化物/磷化物异质结构时，有两个主要问题需要解决：一种是所谓的记忆效应，即残余的V族源将并入后续层结构，在异质界面处形成成分梯度过渡层，即在生长InGaAsP势垒层时，其中残留的P也将并入InGaAs阱层中；另一个遇到的问题就是切换V族源时As和P的替换问题，即新的V族源将取代下层的旧的V族源，导致应变界面层的产生。因为As/P互换导致界面粗糙度变化，进而使得量子受限能级随机化，光发射的线宽增加，并极大地影响异质结构器件的性能。因此本发明针对InGaAs/InGaAsP异质结构外延生长技术的需求，提供了一种多量子阱的外延结构及其生长方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其制备方法和应用。本发明基于获得可靠性较好的半导体激光器，采用GaAs/InGaAs/InGaAsP/InGaP材料体系，通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/InGaAsP多量子阱的方法，获得具有突变异质界面的量子阱结构。为了达到上述的目的，本发明采用以下技术方案：
高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构以GaAs/InGaAs/InGaAsP/InGaP为材料体系，采用生长中断技术，通过外延生长装置层叠生长得到的，所述生长中断过程中关闭V族源的As和P源，通入氢气带走反应室中残存的V族气体，生长中断时间为5～40s。
所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构包括依次层叠的衬底、缓冲层、下势垒层、下插入层、势阱层、上插入层和上势垒层。
所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述衬底为GaAs衬底，所述缓冲层包括GaAs缓冲层和InGaP低温缓冲层，所述下势垒层为InGaAsP下势垒层，所述下插入层为GaAs下插入层，所述势阱层为InGaAs势阱层，所述上插入层为GaAs上插入层，所述上势垒层为InGaAsP上势垒层。
所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述下插入层和上插入层的生长厚度为0～10nm，所述势阱层为InGaAs势阱层时，In组分占比为0.15～0.3，所述势阱层生长厚度为5～10nm。
任一所述高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将GaAs衬底置于外延生长装置中，升高温度至650℃～700℃，对GaAs衬底去氧化物，得到GaAs衬底层；
(2)将温度降至T1，在上述GaAs衬底层上叠层生长GaAs缓冲层；
(3)保持温度T1，在上述GaAs缓冲层上进行中断生长，时间为t1；
(4)将温度降至T2，在上述GaAs缓冲层上生长InGaP低温缓冲层；
(5)将温度由T2升至T1，在上述InGaP低温缓冲层上生长InGaAsP下势垒层；
(6)保持温度T1，在上述InGaAsP下势垒层上进行生长中断，时间为t1；
(7)将温度由T1降至T3，在上述InGaAsP下势垒层上生长GaAs下插入层；
(8)保持温度T3，在上述GaAs下插入层上生长InGaAs势阱层；
(9)保持温度T3，在上述InGaAs势阱层上生长GaAs上插入层；
(10)保持温度T3，在上述GaAs上插入层进行生长中断，时间为t1；
(11)将温度由T3升至T1，在上述GaAs上插入层上生长InGaAsP上势垒层。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中外延生长装置包括金属有机化学气相外延，所述步骤(4)中InGaP低温缓冲层的生长厚度为10～100nm，所述步骤(5)中InGaAsP下势垒层和步骤(11)InGaAsP上势垒层中的厚度均为0～20nm。
所述的制备方法，其特征在于所述T1为650～700℃，所述T2为540～600℃，所述T3为600～650℃，所述T1>T3>T2。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中时间t1，所述步骤(6)中时间t1和步骤(10)中时间t1均为5～40s。
所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)、步骤(6)和步骤(10)中生长中断时，同时关闭V族源的As、P源，通入氢气带走反应室中残存的V族气体。
任一所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构在进行多次外延生长或作为半导体激光器、光电探测器和太阳能电池材料上的应用。
一般在谈到半导体的PN结时，就会联系到势垒，这涉及半导体的基础内容。简单地说，所谓势垒也称位垒，就是在PN结由于电子、空穴的扩散所形成的阻挡层，两侧的势能差，就称为势垒。所述插入层即插入在势垒层与势阱层中间的位置，所述势垒层、所述插入层与所述势阱层依次层叠；所述生长方法为生长中断技术。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其生长方法，采用新的InGaAs/InGaAsP结构及生长中断方法，在不破坏结构的同时最大限度的抑制InGaAsP势垒层中P原子向InGaAs势阱层中扩散，以获得高质量的InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构材料。
(2)本发明提供的InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其生长方法，针对InGaAs
量子阱结构及其生长方法，选择InGaAsP材料作为势垒层，通过优化生长中断时间和GaAs插入层的厚度，做到在保护InGaAs势阱层的同时，减少InGaAs势阱层和InGaAsP势垒层的As/P互换导致界面粗糙度增加的问题，进而提高量子阱结构的结晶质量及光学特性。
附图说明
图1为本发明的一种量子阱结构的结构示意图；
图2为作用于InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构生长时的阀门开关序列示意图；
图3为GaAs衬底上生长的不同生长中断时间的InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构的室温光致发光测试结果示意图；
图4为InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构中不同GaAs插入层厚度的3x3nm原子力显微镜测试结果示意图；
图5为GaAs衬底上生长的不同GaAs插入层厚度的InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构的室温光致发光测试结果示意图；
图6为InGaAs/InGaAsPMQWs中V族残余效应示意图；
图7为三种载流子弛豫过程：热逃逸、非辐射和辐射复合示意图；
图8为不同GaAs插入层厚度InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构的X射线衍射测试示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
本发明技术方案如下：
参见图1～8，本发明提供一种量子阱结构，包括衬底，缓冲层，势垒层，插入层和势阱层。
具体结构如图1所示，利用MOCVD技术在GaAs衬底上沉积一层GaAs缓冲层，为了抑制GaAs缓冲层直接与InGaAsP势垒层发生As/P互换现象，在GaAs衬底上优先生长一层低温550℃InGaP缓冲层，接下来选择较高的生长温度生长InGaAsP势垒层，以增加V族源PH3的热解效率，随后考虑到In的高温不稳定性，将生长温度降低为600℃生长GaAs插入层(厚度为h1)和InGaAs势阱层，目的是保护In原子，以免在升温过程中发生解吸附和蒸发现象。之后在上层GaAs插入层生长完成后进行升温过程，随后在650℃生长InGaAsP上势垒层。
所述量子阱结构为InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构。所述衬底为GaAs衬底，所述缓冲层为GaAs缓冲层，所述低温缓冲层为InGaP缓冲层，所述下势垒层为InGaAsP下势垒层，所述下插入层为GaAs插入层，所述势阱层为InGaAs势阱层，所述上插入层为GaAs插入层，所述上势垒层为InGaAsP上势垒层，每次切换V族源进行生长时都需要生长中断，时间为t1。
所述InGaP低温势垒层生长温度为540～600℃。
所述InGaP低温势垒层厚度为10～100nm。
所述生长中断时间为5～40s。
所述InGaAsP势垒层的生长温度为650～700℃。
所述InGaAsP势垒层的厚度为0～20nm。
所述GaAs插入层的生长温度为600～650℃。
所述GaAs插入层的厚度为0～10nm。
所述InGaAs势阱层的生长温度为600～650℃。
所述InGaAs势阱层的厚度为5～10nm。
本发明还提供一种量子阱结构生长方法，所述生长方法包括如下步骤：
a.将温度升至700℃，对所述GaAs衬底去氧化物；
b.将温度降至T1，在所述衬底上叠层生长GaAs缓冲层；
c.保持温度不变，在所述GaAs缓冲层上进行生长中断，时间为t1；
d.将温度降至T2，在所述GaAs缓冲层上生长InGaP低温缓冲层；
e.将温度升至T1，在所述InGaP低温缓冲层上生长InGaAsP势垒层；
f.保持温度不变，在所述InGaAsP势垒层上进行生长中断，时间为t1；
g.将温度降至T3，在所述InGaAsP势垒层上生长GaAs插入层；
h.在T3，在所述GaAs插入层上生长InGaAs势阱层；
i.在T3，在所述InGaAs势阱层上生长GaAs插入层；
j.保持温度不变，在所述GaAs插入层上进行生长中断，时间为t1；
k.将温度升至T1，在所述GaAs插入层上生长InGaAsP上势垒层。
所述外延生长装置为金属有机化学气相外延(MOCVD)，所述温度T1>T2，所述温度T3>T2。
表1中T1为650℃，T2为550℃，T3为600℃。图1中的外延结构中GaAs缓冲层厚度为300nm、InGaP厚度为20nm、InGaAsP厚度为20nm、GaAs插入层厚度为0～10nm、InGaAs势阱层厚度为7.5nm，GaAs盖层厚度为100nm。图2为阀门开关序列示意图。图3和图4为所述的双量子阱结构的生长中断时间探究，生长中断时间t1为5s、20s、40s。图5为量子阱结构。图6为InGaAs/InGaAsPMQWs中V族残余效应示意图。图7为热逃逸、非辐射和辐射复合示意图。图8为量子阱结构。
表1多量子阱结构生长过程中各层温度示意图
| Materials | Growthtemperature(℃) |
| InGaP | 550 |
| In0.2Ga0.8As0.62P0.38 | 650 |
| GaAs | 600 |
| In0.2Ga0.8As | 600 |
| GaAs | 600 |
| In0.2Ga0.8As0.62P0.38 | 680 |
实施例1：
本实施1中，InGaAs/InGaAsP双量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为5s，GaAs插入层厚度为0nm，图1为本发明的量子阱结构的结构示意图，图2为生长过程中开关示意图，同时关闭V族的As、P源，仅通入氢气带走反应室中残存的V族气体，这就是生长中断。即此实施例1仅改变生长中断时间，图3为InGaAs/InGaAsP双量子阱的光致发光图谱，可以看出，代表生长中断5s的黑色曲线发光强度和半峰宽都较差。表明此时的InGaAs/InGaAsP双量子阱结构外延质量较差。
实施例2：
本实施2中，InGaAs/InGaAsP双量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为20s，GaAs插入层厚度为0nm。即与实施例1相比增加了生长中断时间，图3为InGaAs/InGaAsP双量子阱的光致发光图谱，可以看出，代表生长中断20s的红色曲线发光强度最强，半峰宽最小。表明此时的InGaAs/InGaAsP双量子阱结构外延质量较好，说明适当的生长中断时间有效的阻止了在生长过程中设备切换V族源时产生的As/P互换现象，有效的阻止了表面粗糙度的增加，从而提高了材料的光学性能。
实施例3：
本实施例3中，InGaAs/InGaAsP双量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为40s，GaAs插入层厚度为0nm。即与实施例2相比增加了生长中断时间，图3为InGaAs/InGaAsP双量子阱的光致发光图谱，可以看出，代表生长中断40s的蓝色曲线发光强度较弱，半峰宽较差。表明此时的InGaAs/InGaAsP双量子阱结构外延质量一般，说明生长中断时间过长，发导致设备内的载气H2过长时间的吹扫样品表面，带走了一些扩散出的V族气体，同时缺少V族气体的保护使得晶体表面受到影响，从而使得势垒和阱层的晶体质量下降，导致发光性能下降。
实施例4：
本实施4中，InGaAs/InGaAsP多量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为20s，GaAs插入层厚度为0nm。即只改变GaAs插入层的厚度，不改变其他变量。图4中d为0nmGaAs插入层的InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的原子力显微镜测试结构，表面粗糙度为0.206nm，可以看出2D台阶的边缘较为弯曲，步长分布不太规则，整体界面较为模糊，但具有二维台阶流生长模式。图5为InGaAs/InGaAsP多量子阱的室温光致发光光谱，代表插入GaAs0nm的黑色曲线发光强度最差，半峰宽最宽，发光峰位在967nm附近。如图6InGaAs/InGaAsP MQWs中V族残余效应示意图，代表InGaAsP势垒层中的P原子向InGaAs层发生了扩散现象。图7为三种载流子弛豫过程：热逃逸、非辐射和辐射复合示意图。图8为InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的X射线衍射测试结果，图8中位于最中间最尖锐，强度最高的峰是衬底GaAs峰位，GaAs峰右面的第一峰位为InGaP缓冲层的峰位，InGaAs/InGaAsP量子阱的衍射峰仅有4个，且衍射峰半峰宽较宽。表明在此条件下的InGaAs/InGaAsP多量子阱表面质量较差，初步判断是因为InGaAsP势垒层中的P原子向InGaAs层发生了扩散现象，使得阱层材料受到了影响，使得晶体质量下降，从而导致表面粗糙度增加，发光性能下降。
实施例5：
本实施例5中，InGaAs/InGaAsP多量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为20s，GaAs插入层厚度为2nm。即只改变GaAs插入层的厚度，不改变其他变量。如图5为InGaAs/InGaAsP多量子阱的室温光致发光光谱，代表插入GaAs 2nm的红色曲线发光强度相比于实施例4增强，半峰宽也逐渐减小，发光峰位在960nm附近。图8为InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的X射线衍射测试结果，图5中位于最中间最尖锐，强度最高的峰是衬底GaAs峰位，GaAs峰右面的第一峰位为InGaP缓冲层的峰位，InGaAs/InGaAsP量子阱拥有5个衍射峰，且衍射峰半峰宽相较于实施例4有明显减少。表明在此条件下的InGaAs/InGaAsP多量子阱表面质量开始变好，表明GaAs插入层的引入使得InGaAsP势垒层中的P原子扩散到阱层的现象减弱，使得晶体质量得到改善，发光性能得到增强。而发光峰位的变化是因为，在较高温度下InGaAs中In原子发生偏现象，未插入GaAs的实施例四中的阱层和势垒层的In组分都为0.2，势垒InGaAsP中的In原子限制了InGaAs中In原子向上层掺入，而插入GaAs层之后，这种限制消失了，导致InGaAs阱层中In原子向上层GaAs插入层掺入，使得InGaAs阱中的In原子含量减少，从而导致激射波长发生蓝移。
实施例6：
本实施6中，InGaAs/InGaAsP多量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为20s，GaAs插入层厚度为4nm。即只改变GaAs插入层的厚度，不改变其他变量。图4中c图为4nmGaAs插入层的InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的原子力显微镜测试结构，表面粗糙度为0.127nm，与实施例4相比其表面形貌发生了明显的变化，二维台阶流生长模式变得更加清晰，步长分布较为规则，界面变得更加平坦，但其台阶边缘较为弯曲，且部分位置有突起的产生(图4c图中模糊处为测试造成)。图5为InGaAs/InGaAsP多量子阱的室温光致发光光谱，代表插入GaAs 4nm的黄色曲线发光强度相比于实施例五增强，半峰宽也逐渐减小，发光峰位在960nm附近。图8为InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的X射线衍射测试结果，图中位于最中间最尖锐，强度最高的峰是衬底GaAs峰位，GaAs峰右面的第一峰位为InGaP缓冲层的峰位，InGaAs/InGaAsP量子阱拥有7个衍射峰，且衍射峰半峰宽相较于实施例5有明显减少。表明在此条件下的InGaAs/InGaAsP多量子阱表面质量进一步变好，表明随着GaAs插入层厚度的增加使得对InGaAsP势垒层中的P原子扩散的阻挡能力进一步增强，InGaAs势阱层所受到的影响进一步减少，使得晶体质量得到改善，发光性能得到增强。
实施例7：
本实施例中，InGaAs/InGaAsP多量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为20s，GaAs插入层厚度为6nm。即只改变GaAs插入层的厚度，不改变其他变量。图4中b为6nmGaAs插入层的InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的原子力显微镜测试结构，表面粗糙度为0.119nm，与实施例4相比其表面形貌发生了明显的变化，二维台阶流生长模式变得更加清晰，步长分布较为规则，界面变得更加平坦，相比于实施例6其台阶密度明显增大，台阶边缘逐渐变直。图5为InGaAs/InGaAsP多量子阱的室温光致发光光谱，代表插入GaAs 6nm的绿色曲线发光强度相比于其他实施例最强，半峰宽也有明显减少，发光峰位在960nm附近。图8为InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的X射线衍射测试结果，图8中位于最中间最尖锐，强度最高的峰是衬底GaAs峰位，GaAs峰右面的第一峰位为InGaP缓冲层的峰位，InGaAs/InGaAsP量子阱拥有8个衍射峰，且衍射峰半峰宽相较于其他实施例为最小。表明在此条件下的InGaAs/InGaAsP多量子阱表面质量为最好情况，表明随着GaAs插入层厚度的增加使得对InGaAsP势垒层中的P原子扩散的阻挡能力进一步增强，InGaAs势阱层所受到的影响进一步减少，使得晶体质量得到改善，发光性能得到增强。
实施例8：
本实施例8中，InGaAs/InGaAsP多量子阱结构由MOCVD设备生长获得，其中生长中断时间t1为20s，GaAs插入层厚度为10nm。即只改变GaAs插入层的厚度，不改变其他变量。图4中a图为10nmGaAs插入层的InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的原子力显微镜测试结构，表面粗糙度为0.157nm，与实施例4相比其表面形貌发生了明显的变化，二维台阶流生长模式变得更加清晰，步长分布较为规则，界面变得更加平坦，但台阶边缘较为弯曲，台面较宽，说明生长质量开始下降，推测表面形貌粗糙度的增加，这与InGaP/GaAs系统中生长表面粗糙化的结论一致，这是由能量因素引起的。10nm GaAs ISL形成更多能量稳定的表面，增加表面粗糙度。图5为InGaAs/InGaAsP多量子阱的室温光致发光光谱，代表插入GaAs 10nm的黄色曲线，发光强度相比于实施例6和实例7有所减少，半峰宽也有明显减少，发光峰位在960nm附近。图8为InGaAs/InGaAsP多量子阱结构的X射线衍射测试结果，图8中位于最中间最尖锐，强度最高的峰是衬底GaAs峰位，GaAs峰右面的第一峰位为InGaP缓冲层的峰位，InGaAs/InGaAsP量子阱拥有7个衍射峰，且衍射峰半峰宽相较于实施例7也逐渐增宽。表明在此条件下的InGaAs/InGaAsP多量子阱表面质量较次于实施例7，发光性能也弱于实施例6和实施例7。根据图7，可知当界面粗糙度增加，晶体质量下降时，非辐射复合增加，导致辐射复合几率减少，所以实施例8的发光性能强于实施例4和实施例5，而当GaAs插入层足够阻挡P原子扩散时，影响发光性能就是势垒层的带隙高，实施例8中的GaAs插入层厚度以达到势垒厚度，GaAs将取代InGaAsP成为新的势垒层，导致有更多的载流子可以从阱中发生热逃逸，从而降低辐射复合的几率，导致量子阱的发光性能下降。
本发明公开了一种InGaAs/InGaAsP量子阱结构及其生长方法，控制生长中断时间，在势垒层和势阱层中间插入GaAs插入层，适当厚度的GaAs可以阻挡InGaAsP中P原子的扩散，能够有效的减少材料的非辐射复合中心，提高了光学特性。同时，也提高了材料的结晶质量，对于将高质量InGaAs/InGaAsP量子阱结构应用在半导体激光器，光电探测器探测器，太阳能电池等领域提供了便利。
尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本发明公开的原理和范围内，可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。本发明保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。
Claims (10)
1.高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构以GaAs/InGaAs/InGaAsP/InGaP为材料体系，采用生长中断技术，通过外延生长装置层叠生长得到的，所述生长中断过程中关闭V族源的As和P源，通入氢气带走反应室中残存的V族气体，生长中断时间为5～40s；
所述生长中断的时机为：在所述GaAs缓冲层上进行生长中断、在InGaAsP下势垒层上进行生长中断、在GaAs上插入层进行生长中断。
2.如权利要求1所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构包括依次层叠的衬底、缓冲层、下势垒层、下插入层、势阱层、上插入层和上势垒层。
3.如权利要求2所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述衬底为GaAs衬底，所述缓冲层包括GaAs缓冲层和InGaP低温缓冲层，所述下势垒层为InGaAsP下势垒层，所述下插入层为GaAs下插入层，所述势阱层为InGaAs势阱层，所述上插入层为GaAs上插入层，所述上势垒层为InGaAsP上势垒层。
4.如权利要求2所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述下插入层和上插入层的生长厚度为0～10nm，所述势阱层为InGaAs势阱层时，In组分占比为0.15～0.3，所述势阱层生长厚度为5～10nm。
5.如权利要求1-4任一所述高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将GaAs衬底置于外延生长装置中，升高温度至650℃～700℃，对GaAs衬底去氧化物，得到GaAs衬底层；
(2)将温度降至T1，在上述GaAs衬底层上叠层生长GaAs缓冲层；
(3)保持温度T1，在上述GaAs缓冲层上进行中断生长，时间为t1；
(4)将温度降至T2，在上述GaAs缓冲层上生长InGaP低温缓冲层；
(5)将温度由T2升至T1，在上述InGaP低温缓冲层上生长InGaAsP下势垒层；
(6)保持温度T1，在上述InGaAsP下势垒层上进行生长中断，时间为t1；
(7)将温度由T1降至T3，在上述InGaAsP下势垒层上生长GaAs下插入层；
(8)保持温度T3，在上述GaAs下插入层上生长InGaAs势阱层；
(9)保持温度T3，在上述InGaAs势阱层上生长GaAs上插入层；
(10)保持温度T3，在上述GaAs上插入层进行生长中断，时间为t1；
(11)将温度由T3升至T1，在上述GaAs上插入层上生长InGaAsP上势垒层。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中外延生长装置包括金属有机化学气相外延，所述步骤(4)中InGaP低温缓冲层的生长厚度为10～100nm，所述步骤(5)中InGaAsP下势垒层和步骤(11)InGaAsP上势垒层中的厚度均为0～20nm。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述T1为650～700℃，所述T2为540～600℃，所述T3为600～650℃，所述T1>T3>T2。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中时间t1，所述步骤(6)中时间t1和步骤(10)中时间t1均为5～40s。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)、步骤(6)和步骤(10)中生长中断时，同时关闭V族源的As、P源，通入氢气带走反应室中残存的V族气体。
10.如权利要求1-4任一所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构在进行多次外延生长或作为半导体激光器、光电探测器和太阳能电池材料上的应用。
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