[发明专利]采用AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体激光器材料技术领域，属于半导体激光器新型材料的外延生长技术领域。 

背景技术

III-V族化合物半导体激光器主要有GaN基紫外/近紫外波段激光器；可见光、近红外InP基和GaAs基多量子阱激光器；2-5μm GaSb基激光器和涵盖中红外乃至远红外(THz)波段的量子级联激光器(QCL)等。由于技术上的原因和信息产业的飞速发展，针对GaAs基和InP基多量子阱激光器的研究工作过去得到了广泛的开展，到现在其技术上已经相对比较成熟。工作于该波段的激光器和探测器在军事和民用的许多领域都有重要的应用。在痕量气体检测、工业控制、大气环境监测、反化学战、反生物战、医学诊断和药物鉴定等领域有重要应用。含氟光纤在2-4μm波段的传输损耗比传统的石英光纤低2个数量级，若采用这些光纤，则光纤通信的无中继距离可达几千公里。因此中红外波段的激光器在新一代光纤通信领域有着重要的应用前景。 

AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱激光器属于第一类量子阱结构，InGaAsSb为势阱层，AlGaAsSb为势垒层。InGaAsSb为四元系材料，In和As组分、势阱层的应变与阱宽这四个变量的不同组合都可使激光器的出射波长大于2μm，这为激光器材料的设计和优化提供了更多自由度。但是锑化物材料和器件的研究存在相当的难度，锑化物材料存在很大的不互溶隙，在不互溶隙内的材料为亚稳态，优质材料生长难度十分大，是III-V族化合物中最复杂的材料之一，也是国际上主攻的科技关键之一。 

本发明提出以AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法，制备高质量的AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱激光器材料。 

发明内容

本发明申请提出了一种采用AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法。AlSb缓冲层，这种方法可以获得更高质量的晶体质量和表面平整度。AlSb缓冲层的作用是：(1)充当表面活化剂，降低了衬底与外延层之间的界面自由能，(2)充当了一个滤板的作用，抑制了位错的产生。 

在多量子阱的设计上，对于势垒层，考虑到晶格匹配和应变补偿，以及AlGaAsSb材料存在较大的不互溶隙，可供选择的组分范围较小，选择的势垒层组分为Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97。对于InGaAsSb势阱层材料，同样也存在不互溶隙的问题，当材料的组分处于不互溶隙时， 容易产生分凝现象，制备难度很大，选择的势垒层组分为In_0.35Ga_0.65As_0.1Sb_0.9。 

本发明申请提出了一种采用AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延方法。本发明是这样实现的，见图1所示，AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的外延结构包括GaSb衬底(1)，AlSb缓冲层(2)，Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97下限制层(3)，Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97垒层(4)，In_0.65Ga_0.35As_0.1Sb_0.9量子阱层(5)，Al_0.35Ga_0.65As_0.03Sb_0.97上限制层(6)，GaSb欧姆层(7)。所采用的设备为分子束外延设备(MBE)。 

本发明的技术效果在于可以改善外延生长多量子阱的质量，进而有效提高半导体激光器的材料性能。 

附图说明：

图1为采用AlSb缓冲层制备AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的结构示意图。

图2为采用AlSb缓冲层制备的取不通测试位置的AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱外延材料的X射线图(HXRD)。

图3为采用AlSb缓冲层制备的取不通测试位置的AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱外延材料的(300K)光荧光图(PL)。

具体实施方式