[发明专利]一种原位检测直接带隙AlxGa1－xAs分子束外延薄膜材料组分方法和装置

权利要求书

1.一种原位检测直接带隙Al_xGa_1-xAs薄膜材料组分的装置，其中包括：

(a).利用分子束外延系统的超高真空系统，真空度可以达到1×10^-8Pa；

(b).由光源、单色仪、探测器、光学透镜、激光器，调制盘，锁相放大器、计算机等组件组成光调制反射光谱的实验装置；其特征在于：

(c).把分子束外延的超高真空系统与光调制反射谱的光路系统实现光学耦合，采用白光作为探测光直接照到样品上，同时调制激光打到探测光的光斑上；分子束外延系统上置有大孔径可见光窗口，调整光路与高真空腔内样品成小角度入射，将激光光斑扩束大于探测光斑，反射信号经过单色仪分光，探测器在单色仪狭缝小暗盒内探测信号分别送到计算机和锁相放大器，锁相放大器再将反射率变化量送往计算机，计算机通过接口控制单色仪；

(d).检测装置的控制软件中采用菜单的界面操作形式，直接的人机对话；实施多次扫描；检测装置的数据分析软件由得到的光调制反射光谱通过拟合给出Al_xGa_1-xAs的能隙，拟合的结果经过修正后给出组分值X。

2.一种原位检测直接带隙Al_xGa_1-xAs薄膜材料组分的方法，包括：

(a).利用分子束外延的超高真空系统与光调制反射光谱的光路系统实现光学耦合，得到材料光调制反射谱；

(b).由光调制反射谱采用Lorentz线形公式，拟合Al_xGa_1-xAs的带间跃迁的能隙位置：

                   ΔR/R＝Re[Ce^iθ(E-Eg+iΓ)^-n]其中，R为反射率，ΔR为反射率的变化量，Re代表对后面表达式取实部，Eg为吸收峰的能隙位置，θ为位相角，E为光子的能量，n代表临界点的类型及微分级次，C为振幅，Γ为展宽因子；

用最小二乘法拟合曲线，得到能隙位置Eg；

其特征在于：所说的用Lorentz线形公式拟合Al_xGa_1-xAs的带间跃迁能隙位置Eg，对超薄的Al_xGa_1-xAs薄膜材料即，厚度小于100nm的要扣除量子限制效应造成的影响，其能量差与厚度相关，先由反射式高能电子衍射确定超薄层厚度；应用由传输矩阵法求出的能隙移动确定出不同厚度修正因子K，然后由光调制反射光谱测得的Eg′算出Eg＝Eg′/K，再由经验公式：X＜0.45时，则Eg＝1.424+1.247X，得到X值。