[发明专利]一种梯度掺杂的Ⅱ类超晶格材料及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度掺杂的Ⅱ类超晶格材料的制备方法，其特征在于，包括：

在具有缓冲层的GaSb衬底上生长N型下电极层xMLInAs/yMLGaSb；

在生长了N型下电极层上继续生长N型梯度掺杂超晶格层xMLInAs/yMLGaSb；

在生长N型梯度掺杂超晶格层上继续进行本征层i层生长xMLInAs/yMLGaSb；

在本征层上继续进行P型梯度掺杂超晶格层生长xMLInAs/yMLGaSb；

在P型梯度掺杂超晶格层上进行P型上电极层生长xMLInAs/yMLGaSb，以得到梯度掺杂的Ⅱ类超晶格材料；

其中，ML为一个分子层厚度，x和y为分子层个数，各个层的厚度周期数根据Ⅱ类超晶格材料需求的性能确定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在生长完缓冲层后的GaSb衬底降温至超晶格生长温度的情况下，生长N型下电极层xMLInAs/yMLGaSb，厚度为75±2个周期，其中，在生长过程中，交替开启各源炉快门，按照预定浓度对InAs进行掺杂，浓度由掺杂源温度决定，InAs层生长速率为0.1-0.3ML/s，GaSb层生长速率为0.5ML/s，其中，各源炉包括：In源、As源、Ga源、Sb源和掺杂源；

生长N型梯度掺杂超晶格层xMLInAs/yMLGaSb，厚度为25±2个周期，其中，在生长过程中对InAs掺杂，生长过程掺杂源进行均匀降温，以实现在生长过程中达到掺杂浓度由高到低的变化；

生长本征层i层xMLInAs/yMLGaSb，生长厚度为2±0.5μm，其中，生长过程中关闭掺杂源快门；

生长P型梯度掺杂超晶格层xMLInAs/yMLGaSb，厚度为25±2个周期，其中，生长过程对GaSb进行掺杂，生长过程掺杂源进行均匀升温，实现在生长过程达到掺杂浓度由低到高的变化；

生长P型上电极层xMLInAs/yMLGaSb，厚度为25±2个周期，其中，在生长过程中对GaSb进行掺杂；

生长完成后，除了Sb源保护外，关闭所有源炉快门进行降温，直到温度降至350℃后，关闭Sb源快门。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照预定浓度对InAs进行掺杂中，所述预定浓度为2×10¹⁸cm^-3-4×10¹⁸cm^-3。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

在生长N型梯度掺杂超晶格层，对InAs掺杂时，生长过程掺杂源进行T₁-T₂的均匀降温，以实现在生长过程中达到掺杂浓度由4×10¹⁸cm^-3～1×10¹⁶cm^-3的变化，其中，T₁实现高掺杂浓度4×10¹⁸cm^-3，T₂实现低掺杂浓度1×10¹⁶cm^-3；

在生长P型梯度掺杂超晶格层，对GaSb进行掺杂时，生长过程掺杂源进行T₃-T₄的均匀升温，实现在生长过程达到掺杂浓度由1×10¹⁶cm^-3～4×10¹⁸cm^-3的变化，其中T₃实现低掺杂浓度1×10¹⁶cm^-3，T₄实现高掺杂浓度4×10¹⁸cm^-3。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

在生长P型上电极层，对GaSb进行掺杂时，掺杂源温度为T₃，掺杂浓度为2×10¹⁸cm^-3-4×10¹⁸cm^-3。