專利名稱：一種銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)及發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銦砷(InAs)量子點(diǎn)發(fā)光器件，具體包括InAs量子點(diǎn)半導(dǎo)體激光器、半 導(dǎo)體發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光管以及半導(dǎo)體光放大器。
背景技術(shù)：
量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)是目前能帶工程的一個重要組成部分，也是研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。與體材 料、量子阱和量子線相比，量子點(diǎn)作為一種零維半導(dǎo)體材料，具有類似于原子的分離能級和 態(tài)密度分布，載流子在三個維度上都受到了很強(qiáng)的量子限制作用，其電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì) 得到顯著改善。因此，采用量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、超輻射 發(fā)光管和半導(dǎo)體光放大器等發(fā)光器件可以獲得諸多優(yōu)越的性能。比如，與其他半導(dǎo)體激光 器相比，量子點(diǎn)激光器具有更低的閾值電流密度和噪聲強(qiáng)度、更高的特征溫度和增益、優(yōu)異 的動態(tài)調(diào)制特性。與采用體材料、量子阱或者量子線有源區(qū)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光放大器相比，量 子點(diǎn)半導(dǎo)體光放大器具有高的材料增益、高微分增益、大飽和輸出功率、超快的增益恢復(fù)時 間、極低的線寬加強(qiáng)因子、低噪聲指數(shù)等優(yōu)越性能，可以對高速率光信號實現(xiàn)無碼型效應(yīng)的 光放大和信號處理，能夠更好地滿足光網(wǎng)絡(luò)對高比特率的要求。而量子點(diǎn)超輻射發(fā)光管則 具有寬的發(fā)射譜和較大的發(fā)光功率。1.3微米和1.5微米波段分別是光纖通信的第二窗口和第三窗口。對于這兩個波 段的量子點(diǎn)發(fā)光器件，適合的半導(dǎo)體材料體系有鎵砷(GaAs)基以及銦磷基。對于以GaAs 為襯底的銦砷(InAs)量子點(diǎn)來說，InAs與GaAs之間存在高達(dá)7%的壓應(yīng)變，壓應(yīng)變和量子 限制效應(yīng)都具有增大等效帶隙、減小發(fā)射波長的效果；另外，大的晶格失配度不利于獲得尺 寸較大的量子點(diǎn)，這也不利于增大發(fā)射波長。因此，以GaAs為襯底的InAs量子點(diǎn)的發(fā)射波 長一般在1. 1 1. 28微米，很難獲得1. 3微米波段以及1. 5微米波段的發(fā)光器件。這顯然 無法滿足光纖通信對該波段半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體光放大器等發(fā)光器件的需求，需采取方 案將InAs量子點(diǎn)的發(fā)光波長紅移到1. 3微米波段及以上。影響InAs量子點(diǎn)發(fā)光波長的因素主要包括量子點(diǎn)的尺寸、量子點(diǎn)周圍的勢壘層 材料和應(yīng)力分布情況。因此，發(fā)光波長的調(diào)控主要是圍繞上述因素進(jìn)行的。具體來說，延伸 發(fā)光波長至1. 3微米及以上波段的常用方法有如下幾種①調(diào)控量子點(diǎn)生長工藝參數(shù)以增加量子點(diǎn)的尺寸，這樣可以增大發(fā)光波長。該方法中，量子點(diǎn)的尺寸增大伴隨著量子點(diǎn)密度的降低，因此發(fā)光波長的增大是 以犧牲發(fā)光強(qiáng)度為代價的。②采用多層量子點(diǎn)堆垛結(jié)構(gòu)得到柱狀量子點(diǎn)以延伸發(fā)光波長。該方法的工藝控制難度較大，重復(fù)性和可靠性不太好。③采用鎵氮砷(GaNAs)應(yīng)力補(bǔ)償層作為量子點(diǎn)的蓋層來延伸發(fā)光波長。GaNAs蓋 層中的剩余張應(yīng)力可以有效補(bǔ)償InAs量子點(diǎn)中的壓應(yīng)力，起到顯著延伸量子點(diǎn)發(fā)光波長 的作用。該方法中的GaNAs材料由于涉及到氮元素，生長較為困難。
④在量子點(diǎn)下層生長InGaAs應(yīng)力緩沖層、或者在量子點(diǎn)的上層生長InGaAs應(yīng) 力減少層、或者將量子點(diǎn)生長在InGaAs量子阱中，形成所謂的阱中量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)(DWELL: Dots-in-a-ffell)結(jié)構(gòu)。因為InGaAs的引入可以減小InAs量子點(diǎn)的壓應(yīng)力、抑制InAs量 子點(diǎn)中的銦(In)析出，所以量子點(diǎn)的發(fā)射波長獲得有效的增大。該方法在銦砷量子點(diǎn)的下層引入InGaAs應(yīng)力緩沖層或者在上層引進(jìn)InGaAs應(yīng)力 減少層以獲得發(fā)光波長的延伸，這是獲得光纖通信中1. 3微米波段量子點(diǎn)發(fā)光器件的最常 用方法。采用方法④在GaAs襯底上制作的InAs量子點(diǎn)，其發(fā)光波長不僅延伸到了 1. 3微 米波段，還進(jìn)一步擴(kuò)展到了 1.5微米波段。然而，在方法④中，InAs量子點(diǎn)上層以及下層 的InxGai_xAs層的銦(In)組分χ都是固定不變的。為了獲得較大波長的發(fā)射，需要增大 InxGa1^xAs中的In組分χ，而較大的In組分會伴隨發(fā)光性能的惡化。這是因為一方面，較大 的In組分會導(dǎo)致量子點(diǎn)周圍的壓應(yīng)力過大、從而導(dǎo)致缺陷和穿透位錯的形成，這些非輻射 復(fù)合中心使得量子點(diǎn)的發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度急劇降低，這種情況在生長多層量子點(diǎn)的時候 會變得更加突出參考文獻(xiàn) Μ. Gutierrez, Μ. Hopkinson, H. Y. Liu, Μ. Herrera, D. Gonzalez, R.Garcia, Effect of thegrowth parameters on the structure and morphology of InAs/InGaAs/GaAs DWELL quantum dotstructures. Journal of Crystal Growth, Volume 278(2005)，pagel51-155。另一方面，InxGa1^xAs的In組分χ過大也會降低InAs量子點(diǎn)的勢 壘高度，量子限制作用減弱，從而導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度降低參考文獻(xiàn)Zongyou Yin and Xiaohong Tang, Effects of InxGa1^As matrix layer on InAsquantum dot formation and their emission wavelength. Journal of Applied Physics Letters. VolumelOO (2006), page 033109。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述問題，提供一種InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu) 及相應(yīng)的發(fā)光器件，它們可以在獲得較大波長光發(fā)射的同時又不至于伴隨發(fā)光強(qiáng)度的急劇 下降。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案本發(fā)明提供的銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，它包含η個銦砷量子點(diǎn)層，η ^ 1，η為自然 數(shù)；每一個銦砷量子點(diǎn)層中都自下而上依次外延生長In組分線性增加的InGaAs層、InAs 量子點(diǎn)層、In組分線性減小的InGaAs層、蓋層。所述蓋層可以由在單一生長條件下得到的單層材料構(gòu)成，所述單層材料為鎵砷、 鋁鎵砷、鎵磷或銦鎵磷。該蓋層也可以是在不同生長條件下獲得的多層材料構(gòu)成，其包括 在低溫生長的GaAs層和在高溫生長的GaAs層構(gòu)成，或者由GaAs和GaP兩層材料構(gòu)成。所述In組分線性增加的InGaAs層，其可以是其中的In組分χ隨其生長厚度線性 增加的InxGai_xAS應(yīng)力緩沖層，其中χ的值在該層中是逐步地線性增加，其取值下限不小于 O、取值上限不大于1所述In組分線性減小的InGaAs層，其可以是其中的In組分χ隨其生長厚度線性 減小的IrixGai_xAS應(yīng)力減少層，其中χ的值在該層中是逐步地線性減小，其取值下限不小于 O、取值上限不大于1。
本發(fā)明提供的銦砷量子點(diǎn)發(fā)光器件，設(shè)有鎵砷襯底，在鎵砷襯底上由下至上依次 外延生長鎵砷緩沖層、下包層、下限制波導(dǎo)層、量子點(diǎn)有源區(qū)、上限制波導(dǎo)層、上包層、歐姆 接觸層，所述的量子點(diǎn)有源區(qū)采用上述的銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)。所述的銦砷量子點(diǎn)發(fā)光器件可以是半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、超輻射發(fā) 光管或半導(dǎo)體光放大器。它們可以采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、分子束外延、原子層外延、 化學(xué)束外延生長方法中的一種，或者多種外延生長方法得到。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要優(yōu)點(diǎn)InAs量子點(diǎn)上層以及下層的InxGai_xAs中的In組分線性變化，可以減小InAs量子 點(diǎn)所承受的壓應(yīng)力，更好地抑制量子點(diǎn)中的In析出，減少量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)的積累應(yīng)變， 減少量子點(diǎn)中的缺陷和位錯的形成。由實驗可知對一個兩層的InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積 設(shè)備外延生長了樣品A和樣品B。二者的其他結(jié)構(gòu)和生長參數(shù)一樣，區(qū)別是在樣品A中， InGaAs的In組分固定為0. 17 ；而在樣品B中，InAs量子點(diǎn)下層InGaAs的In組分由0. 15 線性增加到0. 19，InAs量子點(diǎn)上層InGaAs的In組分由0. 19線性減小到0. 15。光致發(fā)光 譜的實驗結(jié)果表明，量子點(diǎn)基態(tài)發(fā)射的峰值波長在樣品A和樣品B中基本相同；兩個樣品 的激發(fā)態(tài)發(fā)射的峰值波長也基本一致，但是樣品B總的發(fā)光強(qiáng)度是樣品A的1. 32倍，樣品 B基態(tài)發(fā)射的峰值強(qiáng)度是樣品A的1. 43倍，樣品B激發(fā)態(tài)發(fā)射的峰值強(qiáng)度是樣品A的1. 35 倍。因此，采用本發(fā)明的InAs量子點(diǎn)及其相應(yīng)的發(fā)光器件具有較大的發(fā)光效率和發(fā) 光強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的具有InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1. InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)所述InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，如圖1所示其包含η個InAs量子點(diǎn)層1，η彡1。 為了簡化，在圖1中只畫出了兩個InAs量子點(diǎn)層，其它以“.”表示。在實際的InAs量子點(diǎn) 有源區(qū)結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常不只是一個量子點(diǎn)層，而是要采用多個量子點(diǎn)層才能獲得大的增益和 發(fā)光強(qiáng)度，這時候量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)就會包含多個如圖1所示的InAs量子點(diǎn)層1。對每一個InAs量子點(diǎn)層1，如圖1所示它自下而上依次外延生長In組分線性增 加的InGaAs層、InAs量子點(diǎn)層、In組分線性減小的InGaAs層、蓋層。所述蓋層可以由在單一生長條件下得到的單層材料構(gòu)成，比如鎵砷(GaAs)、鋁鎵 砷、鎵磷(GaP)、銦鎵磷等。蓋層也可以是在不同生長條件下獲得的多層材料構(gòu)成，比如，在 低溫生長的GaAs層和在高溫生長的GaAs層構(gòu)成，或者由GaAs和GaP兩層材料構(gòu)成。在InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)中，InAs量子點(diǎn)層1的上層以及下層的InxGai_xAs層 的In組分并不是固定不變的，而是線性變化的。具體來說，就是在InAs量子點(diǎn)下層的InxGa1^xAs中，In組分χ線性增加；而在InAs量子點(diǎn)上層的InxGai_xAs中，In組分χ線性減所述In組分線性增加的InGaAs層是其中的In組分χ隨其生長厚度線性增加的 InxGa1^xAs應(yīng)力緩沖層。也就是說，χ的值在該層中是逐步地線性增加，比如χ從0. 15線性 增加到0. 35。In組分χ的線性變化在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、分子束外延、原子層外延以 及化學(xué)束外延等生長設(shè)備中都是很容易實現(xiàn)的。由于χ代表了 In組分的比例，所以其取值 下限不小于0、取值上限不大于1。所述In組分線性減小的InGaAs層是其中的In組分χ隨其生長厚度線性減小的 InxGa1^xAs應(yīng)力減少層。也就是說，χ的值在該層中是逐步地線性減小，比如χ從0. 35線性 減小到0. 15。在所述的InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)中，處于下層的InAs量子點(diǎn)層1的應(yīng)變將對其 上層的InAs量子點(diǎn)層1的量子點(diǎn)的成核和結(jié)構(gòu)特性產(chǎn)生影響。當(dāng)這種應(yīng)變積累較大時， 就會導(dǎo)致上層量子點(diǎn)產(chǎn)生大的島狀物、這些大島屬于缺陷和非輻射復(fù)合中心，會導(dǎo)致量子 點(diǎn)以及相應(yīng)發(fā)光器件的發(fā)光效率和強(qiáng)度下降。在多層量子點(diǎn)的生長中還有可能由此形成 穿透多層的所謂穿透位錯，從而使得量子點(diǎn)以及相應(yīng)器件的晶體質(zhì)量急劇惡化，發(fā)光效率 和強(qiáng)度急劇下降參考文獻(xiàn) Μ. Gutierrez, Μ. Hopkinson, H. Y. Liu, Μ. Herrera, D. Gonzalez, R.Garcia, Effect of thegrowth parameters on the structure and morphology of InAs/InGaAs/GaAs DWELL quantum dotstructures. Journal of Crystal Growth, Volume 278(2005)，pagel51-155。所以，對于多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的發(fā)光器件來說，隨著量 子點(diǎn)層數(shù)增加，材料中積累的應(yīng)變也隨之增加，缺陷和位錯數(shù)目顯著增加，晶體生長質(zhì)量會 急劇惡化、發(fā)光效率和強(qiáng)度都會急劇下降參考文獻(xiàn)Tao Yang, Jun Tatebayashi, Masao Nishioka, Yasuhiko Arakawa, Effects of accumulated strainon the surface and optical properties of stacked 1.3 InAs/GaAs quantum dot structures. PhysicaE, Volume 40(2008)，Page 2182-2184。晶格常數(shù)是半導(dǎo)體材料的重要常數(shù)之一。當(dāng)材料之間的晶格常數(shù)相差越大，由此 導(dǎo)致的晶格失配也越大，材料中積累的應(yīng)變就會越大。因此，量子點(diǎn)上層和下層的材料選取 及結(jié)構(gòu)對于上述負(fù)面影響的緩解或者加劇具有很大的作用。如果選取合適的量子點(diǎn)上、下 層材料和結(jié)構(gòu)，則可以緩解這種負(fù)面影響。比如，當(dāng)上、下層InGaAs材料中的In含量較大 的時候，InGaAs材料的晶格常數(shù)就會與InAs的晶格參數(shù)接近一些，因而InGaAs與InAs量 子點(diǎn)之間晶格失配的程度較小，可以避免材料中積累過大的應(yīng)變，減緩缺陷和位錯的出現(xiàn)， 從而獲得較大的發(fā)光效率和強(qiáng)度。在本發(fā)明中，由于InAs量子點(diǎn)層的下層和上層材料分別采用了組分逐步變化的 In組分線性增加的InGaAs層和In組分線性減小的InGaAs層，緊挨在InAs量子點(diǎn)層的 InGaAs材料具有較大的In組分，而緊挨著蓋層的InGaAs材料則具有較小的In組分，所以， 不僅在InGaAs層與InAs量子點(diǎn)層之間的晶格失配減小，而且在InGaAs層與蓋層之間的晶 格失配也減小。因此，整個結(jié)構(gòu)中的積累應(yīng)變降低，由于應(yīng)變過大而導(dǎo)致的缺陷以及穿透位 錯數(shù)目減小，量子點(diǎn)的晶體質(zhì)量得以提高。好的晶體質(zhì)量也使得量子點(diǎn)具有大的發(fā)光效率 和發(fā)光強(qiáng)度。另外，本發(fā)明還有助于減小InAs量子點(diǎn)層與InGaAs層以及蓋層之間的In-Ga互擴(kuò)散效應(yīng)，抑制量子點(diǎn)周圍的Ga原子擴(kuò)散進(jìn)入InAs量子點(diǎn)層、同時抑制InAs量子點(diǎn)層的 In原子擴(kuò)散到量子點(diǎn)外部去。而In-Ga互擴(kuò)散效應(yīng)的壓制也有利于提高發(fā)光效率、防止發(fā) 光波長藍(lán)移參考文獻(xiàn) J. G. Cederberg，F(xiàn). H. Kaatz, R. Μ. Biefeld, The impact of growth parameters on theformation of InAs quantum dots on GaAs (100)by MOCVD. Journal of Crystal Growth, Volume261(2004), Page 197-203?？傊景l(fā)明的InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)由于在InAs量子點(diǎn)的上、下層材料中采取 了 In組分線性變化的InGaAs材料，可以減小材料中的過大應(yīng)變積累，獲得好的晶體生長質(zhì) 量，并且抑制量子點(diǎn)中In析出和In-Ga互擴(kuò)散效應(yīng)，因此InAs量子點(diǎn)具有較大的發(fā)光效率 和強(qiáng)度。實施例2. InAs量子點(diǎn)發(fā)光器件圖2為本發(fā)明的InAs量子點(diǎn)發(fā)光器件的一種結(jié)構(gòu)示意圖，可以適用于量子點(diǎn)激光 器、超輻射發(fā)光管、發(fā)光二極管以及半導(dǎo)體光放大器。圖2中的量子點(diǎn)發(fā)光器件是在GaAs 襯底上依次由下至上外延生長GaAs緩沖層、下包層、下限制波導(dǎo)層、量子點(diǎn)有源區(qū)、上限制 波導(dǎo)層、上包層、歐姆接觸層。所述量子點(diǎn)有源區(qū)為InAs量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其采用了圖1所示的η個InAs量子 點(diǎn)層，η彡1，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)。而其他層次，即圖2中的GaAs襯底、GaAs緩沖層、下包 層、下限制波導(dǎo)層、上限制波導(dǎo)層、上包層、歐姆接觸層，則與其他量子點(diǎn)激光器沒有區(qū)別。對于半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光管和半導(dǎo)體光放大器等發(fā)光 器件來說，其核心區(qū)是產(chǎn)生光子和放大光子的有源區(qū)。量子點(diǎn)發(fā)光器件與體材料、量子阱等 發(fā)光器件的區(qū)別也就是在于其有源區(qū)采用了量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。因此，以圖1所示的InAs量子點(diǎn) 層作為發(fā)光器件的有源區(qū)，相應(yīng)發(fā)光器件也能獲得好的晶體質(zhì)量和發(fā)光性能。下面結(jié)合圖2詳細(xì)舉例介紹本發(fā)明的實施方法，其結(jié)構(gòu)和外延生長步驟如下(I)GaAs襯底選用N型GaAs襯底，摻雜濃度在IO18CnT3量級，厚度350微米。(2)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備在GaAs襯底上外延生長N型結(jié)構(gòu)的GaAs緩 沖層，摻雜濃度在IO18CnT3量級，厚度300納米。(3)生長N型Ala35Gaa65As的下包層，摻雜濃度在1017-1018cm_3量級，厚度1. 5微 米。(4)生長不摻雜的GaAs的下限制波導(dǎo)層，厚度150納米。(5)生長量子點(diǎn)有源區(qū)，它具有的InAs量子點(diǎn)層數(shù)為3-5層。每一個量子點(diǎn)層1由 下至上依次含有厚度為1. 5納米的In組分線性增加的InGaAs層(其中的In組分由0. 15 線性地增加到0. 19)、厚度為5. 7埃的InAs量子點(diǎn)層、厚度為6納米的In組分線性減小的 InGaAs層(其中的In組分由0. 19線性地減小到0. 15)，以及在較低溫度生長的GaAs層 (生長溫度為550攝氏度，厚度為4. 5納米)和在較高溫度下生長的GaAs層(生長溫度為 600攝氏度，厚度為40納米)共同構(gòu)成的蓋層。其中，InGaAs中的In組分線性改變是通過 控制進(jìn)入反應(yīng)室中In源與Ga源的摩爾流量比來實現(xiàn)的。(6)生長不摻雜的GaAs的上限制波導(dǎo)層，厚度150納米。(7)生長P型Ala35Gaa65As的上包層，摻雜濃度在1017-1018cm_3量級，厚度1. 5微 米。(8)生長P型GaAs的歐姆接觸層，摻雜濃度為IO19CnT3量級，厚度250納米。
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以上結(jié)構(gòu)和外延生長步驟只是本發(fā)明的一種實施例，本發(fā)明并不局限于上述實施 例。
權(quán)利要求
一種銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征是它包含n個銦砷量子點(diǎn)層(1)，n≥1，n為自然數(shù)；每一個銦砷量子點(diǎn)層(1)中都自下而上依次外延生長In組分線性增加的InGaAs層、InAs量子點(diǎn)層、In組分線性減小的InGaAs層、蓋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征是所述蓋層由在單一生長條 件下得到的單層材料構(gòu)成，所述單層材料為鎵砷、鋁鎵砷、鎵磷或銦鎵磷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征是所述蓋層是在不同生長條 件下獲得的多層材料構(gòu)成，其包括在低溫生長的GaAs層和在高溫生長的GaAs層構(gòu)成，或 者由GaAs和GaP兩層材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征是所述In組分線性增加的 InGaAs層是其中的In組分χ隨其生長厚度線性增加的InxGai_xAs應(yīng)力緩沖層，其中x的 值在該層中是逐步地線性增加，其取值下限不小于0、取值上限不大于1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，其特征是所述In組分線性減小的 InGaAs層是其中的In組分χ隨其生長厚度線性減小的InxGai_xAs應(yīng)力減少層，其中x的 值在該層中是逐步地線性減小，其取值下限不小于0、取值上限不大于1。
6.一種銦砷量子點(diǎn)發(fā)光器件，設(shè)有鎵砷襯底，在鎵砷襯底上由下至上依次外延生長鎵 砷緩沖層、下包層、下限制波導(dǎo)層、上限制波導(dǎo)層、上包層、歐姆接觸層，其特征是在所述的 下限制波導(dǎo)層和上限制波導(dǎo)層之間生長有量子點(diǎn)有源區(qū)，該量子點(diǎn)有源區(qū)采用權(quán)利要求1 至5中任一權(quán)利要求所述的銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銦砷量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征是該發(fā)光器件采用金屬有機(jī)化 學(xué)氣相沉積、分子束外延、原子層外延、化學(xué)束外延生長方法中的一種，或者多種外延生長 方法得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銦砷量子點(diǎn)發(fā)光器件，其特征是該發(fā)光器件包含半導(dǎo)體激光 器、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光管或半導(dǎo)體光放大器。
全文摘要
本發(fā)明涉及銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)，它包含n個銦砷量子點(diǎn)層(1)，n≥1，n為自然數(shù)；每一個銦砷量子點(diǎn)層(1)中都自下而上依次外延生長In組分線性增加的InGaAs層、InAs量子點(diǎn)層、In組分線性減小的InGaAs層、蓋層。本發(fā)明還涉及銦砷量子點(diǎn)發(fā)光器件，它是在鎵砷襯底上由下至上依次外延生長鎵砷緩沖層、下包層、下限制波導(dǎo)層、銦砷量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)、上限制波導(dǎo)層、上包層、歐姆接觸層。本發(fā)明可以減小銦砷量子點(diǎn)所承受的壓應(yīng)力、抑制量子點(diǎn)中的銦析出、減小量子點(diǎn)有源區(qū)結(jié)構(gòu)的積累應(yīng)變、減小缺陷和位錯，因此，銦砷量子點(diǎn)及相應(yīng)的發(fā)光器件具有較大的發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度。
文檔編號H01L33/06GK101887936SQ20101018660
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者田芃, 費(fèi)淑萍, 黃黎蓉 申請人:華中科技大學(xué)