[发明专利]高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构及其生长方法和应用

权利要求书

1.高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构以GaAs/InGaAs/InGaAsP/InGaP为材料体系，采用生长中断技术，通过外延生长装置层叠生长得到的，所述生长中断过程中关闭V族源的As和P源，通入氢气带走反应室中残存的V族气体，生长中断时间为5～40s。

2.如权利要求1所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构包括依次层叠的衬底、缓冲层、下势垒层、下插入层、势阱层、上插入层和上势垒层。

3.如权利要求2所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述衬底为GaAs衬底，所述缓冲层包括GaAs缓冲层和InGaP低温缓冲层，所述下势垒层为InGaAsP下势垒层，所述下插入层为GaAs下插入层，所述势阱层为InGaAs势阱层，所述上插入层为GaAs上插入层，所述上势垒层为InGaAsP上势垒层。

4.如权利要求2所述的高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构，其特征在于所述下插入层和上插入层的生长厚度为0～10nm，所述势阱层为InGaAs势阱层时，In组分占比为0.15～0.3，所述势阱层生长厚度为5～10nm。

5.如权利要求1-4任一所述高性能高质量InGaAs/InGaAsP多量子阱的外延结构的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将GaAs衬底置于外延生长装置中，升高温度至650℃～700℃，对GaAs衬底去氧化物，得到GaAs衬底层；

(2)将温度降至T₁，在上述GaAs衬底层上叠层生长GaAs缓冲层；

(3)保持温度T₁，在上述GaAs缓冲层上进行中断生长，时间为t₁；

(4)将温度降至T₂，在上述GaAs缓冲层上生长InGaP低温缓冲层；

(5)将温度由T₂升至T₁，在上述InGaP低温缓冲层上生长InGaAsP下势垒层；

(6)保持温度T₁，在上述InGaAsP下势垒层上进行生长中断，时间为t₁；

(7)将温度由T₁降至T₃，在上述InGaAsP下势垒层上生长GaAs下插入层；

(8)保持温度T₃，在上述GaAs下插入层上生长InGaAs势阱层；

(9)保持温度T₃，在上述InGaAs势阱层上生长GaAs上插入层；

(10)保持温度T₃，在上述GaAs上插入层进行生长中断，时间为t₁；

(11)将温度由T₃升至T₁，在上述GaAs上插入层上生长InGaAsP上势垒层。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中外延生长装置包括金属有机化学气相外延，所述步骤(4)中InGaP低温缓冲层的生长厚度为10～100nm，所述步骤(5)中InGaAsP下势垒层和步骤(11)InGaAsP上势垒层中的厚度均为0～20nm。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述T₁为650～700℃，所述T₂为540～600℃，所述T₃为600～650℃，所述T₁T₃T₂。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中时间t₁，所述步骤(6)中时间t₁和步骤(10)中时间t₁均为5～40s。