[发明专利]锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构及其制法和应用

权利要求书

1.一种锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其包括具有图形结构的锗衬底、位于所述锗衬底上的具有无原子台阶锗表面的锗层，以及位于所述锗层上的砷化镓层；

其中，所述图形结构具有周期性的平台与凹槽结构；

所述锗衬底的晶面为(001)晶面。

2.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述图形结构具有平行于所述锗衬底的[110]方向上的尺寸为1-8μm且平行于所述锗衬底的[1-10]方向上的尺寸为1-8μm的图形。

3.根据权利要求2所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述图形结构具有平行于所述锗衬底的[110]方向上的尺寸为4-5μm且平行于所述锗衬底的[1-10]方向上的尺寸为4-5μm的图形。

4.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述图形结构的相邻图形之间的上表面间距为200-5000nm。

5.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述图形结构中的平台是方块状平台、圆柱体平台、截头圆锥体平台或截头棱锥体平台。

6.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，图形结构的周期为1200-15000nm。

7.根据权利要求6所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，图形结构的周期为4000-6000nm。

8.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述图形结构的高度为50-300nm。

9.根据权利要求8所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述图形结构的高度为80-120nm。

10.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述无原子台阶锗表面在平行于所述锗衬底的[110]方向上的尺寸为1-5μm且在平行于所述锗衬底的[1-10]方向上的尺寸为1-5μm。

11.根据权利要求10所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述无原子台阶锗表面在平行于所述锗衬底的[110]方向上的尺寸为3.5-5μm且在平行于所述锗衬底的[1-10]方向上的尺寸为3.5-5μm。

12.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述砷化镓层的厚度为20-120nm。

13.根据权利要求12所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述砷化镓层的厚度为100-120nm。

14.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，所述无原子台阶锗表面为c(4×2)重构表面。

15.根据权利要求1所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，具有锗层的图形结构的侧壁面的切线与无原子台阶锗表面的夹角为3°-15°。

16.根据权利要求15所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构，其中，具有锗层的图形结构的侧壁面的切线与无原子台阶锗表面的夹角为5°-6°。

17.一种制备权利要求1-16中任一项所述的锗衬底-砷化镓/锗异质结薄膜复合结构的方法，其包括以下步骤：

(1)在锗衬底上形成图形结构；

(2)在具有图形结构的锗衬底表面上外延生长锗材料，以形成具有无原子台阶锗表面的锗层；

(3)在所述锗层上外延生长砷化镓层。