[发明专利]有序Si基Al1-x

权利要求书

1.一种有序Si基Al_1-xGa_xN量子点的可控外延生长方法，其特征在于，包括步骤：

S1、提供一Si衬底；

S2、对所述Si衬底的表面进行纳米图形化处理，所述Si衬底的表面向内凹陷形成Si纳米柱阵列，并在所述Si纳米柱阵列之间的凹槽底部沉积形成抑制层；其中，所述Si纳米柱阵列中从一个Si纳米柱的顶端到与之相邻的另一个Si纳米柱的底端之间的连线与Si纳米柱的高度方向之间的夹角不超过50°；

S3、采用分子束外延法在所述Si纳米柱阵列上依次叠层生长AlN缓冲层、第一GaN纳米柱、Al_1-xGa_xN量子点结构、以及第二GaN纳米柱和/或Al_1-zGa_zN纳米柱；其中，0＜x＜1，0＜z＜1。

2.根据权利要求1所述的可控外延生长方法，其特征在于，所述Al_1-xGa_xN量子点结构包括交替排列的Al_1-wGa_wN间隔层和Al_1-xGa_xN量子点；其中，所述Al_1-xGa_xN量子点结构的第一层和最后一层均为Al_1-wGa_wN间隔层，0≤w＜1且w＜x。

3.根据权利要求2所述的可控外延生长方法，其特征在于，所述Al_1-xGa_xN量子点的厚度为0.2nm～25nm，且所述Al_1-xGa_xN量子点结构的总厚度为1nm～180nm。

4.根据权利要求2所述的可控外延生长方法，其特征在于，所述Al_1-xGa_xN量子点结构中的多个Al_1-xGa_xN量子点中的Al的组分均匀分布或渐变分布。

5.根据权利要求1-4任一所述的可控外延生长方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包括在所述第一GaN纳米柱和所述Al_1-xGa_xN量子点结构之间生长Al_1-yGa_yN纳米柱；其中，0＜y＜1。

6.根据权利要求5所述的可控外延生长方法，其特征在于，所述抑制层的厚度为5nm～100nm，所述抑制层的材料为金属Ti或SiO₂；所述AlN缓冲层的厚度为1nm～20nm；所述第一GaN纳米柱的高度为100nm～3000nm，所述Al_1-yGa_yN纳米柱的高度为50nm～2000nm；所述第二GaN纳米柱的高度为30nm～300nm，所述Al_1-zGa_zN纳米柱的高度为30nm～300nm。

7.根据权利要求1-4任一所述的可控外延生长方法，其特征在于，所述Si纳米柱阵列中Si纳米柱的顶面尺寸不超过200nm。