[发明专利]硅基混成多量子阱结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硅基混成多量子阱结构，包括依次设置于衬底上的缓冲层和至少一个组合层；所述组合层包括势垒层和BGaAsBi材料的势阱层，所述势阱层的材料组分满足：B_xGa_1‑xAs_1‑yBi_y，x≥5％，y≥5％。所述势阱层相对于所述势垒层靠近所述缓冲层。本发明在保证硅基发光的前提下，能够极大地缓解晶格失配，以及能够克服热失配和极性失配；从而提高了半导体材料的质量，能够应用并有助于高速微电子器件的质量提升。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种硅基混成多量子阱结构及其制备方法。

背景技术

光电子集成技术有利于信号的高速传输，引起了越来越多的重视。光电子集成技术正向三个方向发展：一是高速与高性能，实现低噪声、高宽带、大动态范围，满足终端用户对于高速数据传输的需求；二是阵列化大规模集成，可以满足骨干网对于大幅提速的需求；三是多功能信号处理，将信号产生、判断、发射、探测等复杂信号处理功能进行单片集成。而光电集成的关键技术无疑是光子集成器件与高速微电子器件的集成技术。

基于硅发展高速微电子器件取得了巨大成功，硅是最重要和应用最广泛的半导体材料，是微电子和集成电路领域的基础。然而，基于硅发展光子集成器件遇到困难。硅是间接带隙材料，难以自发光。所以在硅衬底上制备或者集成其他材料实现发光是通常选取的手段。在硅衬底上外延III-V族等可以直接发光的材料，但是遇到晶格失配、极性失配、热失配等问题。研究人员尝试了在硅衬底上多种发光材料的外延生长，但都没有取得较好的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中硅衬底上制备或者集成发光材料容易发生失配的缺陷，提供一种硅基混成多量子阱结构及其制备方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种硅基混成多量子阱结构，包括依次设置于衬底上的缓冲层和至少一个组合层；所述组合层包括势垒层和BGaAsBi材料的势阱层，所述势阱层的材料组分满足：

B_xGa_1-xAs_1-yBi_y，其中，x≥5％，y≥5％；

所述势阱层相对于所述势垒层靠近所述缓冲层。

较佳地，所述缓冲层和所述势垒层为Si材料。

较佳地，所述组合层的个数不大于5。

较佳地，所述势阱层的厚度为5nm-10nm。

较佳地，所述势垒层的厚度为10nm-20nm。

较佳地，所述势阱层掺杂的载流子浓度低于3×10¹⁶cm^-3；

和/或，

所述势垒层掺杂的载流子浓度低于3×10¹⁶cm^-3。

较佳地，所述势阱层的材料为B_0.06Ga_0.94As_0.92Bi_0.08。

较佳地，所述势阱层的材料为B_0.1Ga_0.9As_0.9Bi_0.1。

本发明还提供了一种硅基混成多量子阱结构的制备方法，用于制备上述的硅基混成多量子阱结构，所述制备方法包括以下步骤：

在衬底上外延生长缓冲层；