[发明专利]制备InGaN量子点的方法、InGaN量子点、外延结构及光电器件

说明书

本公开提供了一种制备InGaN量子点的方法、InGaN量子点、外延结构及光电器件。方法包括：第一温度下，在衬底上生长GaN缓冲层；将第一温度升至第二温度，并在第二温度下，在GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层；将第二温度降低至设定温度，在非掺杂GaN层上生长InGaN量子阱层；在设定温度下，通入NH₃，持续生长反应至第一时间，在InGaN量子阱层上获得InGaN量子点，其中，通入NH3流量为1～10slm。本公开通过InGaN层材料生长过程的生长特性直接获得InGaN量子点，具有步骤简单，易操作的优势，显著降低了获得InGaN量子点的工艺复杂度。通过NH₃流量改变获得不同直径不同密度的InGaN量子点，进一步优化了InGaN量子点的发光性能，包括发光波长以及发光强度，推进了InGaN量子点在InGaN基光电器件中的应用。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤其涉及一种制备InGaN量子点的方法、InGaN量子点、外延结构及光电器件。

背景技术

GaN基半导体光电器件是一种重要的光电器件，在紫外波段、可见光波段都有非常广泛的应用。其中蓝绿光发光二极管(LED)，激光二极管(LD)在半导体照明、激光显示等方面有相当广阔的应用前景，而传统蓝绿光发光二极管以及激光二极管通常使用InGaN/GaN量子阱作为有源区，在极性面上生长的InGaN/GaN量子阱存在较为严重的量子限制斯塔克效应，使得电子和空穴的波函数空间分离，降低了电子和空穴的辐射复合效率，不利于量子阱发光。尤其是在绿光波段，需要更高In组分的InGaN/GaN量子阱，获得高质量的量子阱是制备量子阱激光二极管的必要条件，而高In组分高质量的InGaN/GaN量子阱目前仍然不易制备。

目前制备InGaN量子点的方法，通常制备过程复杂，难以控制及操作，且需要精密的工艺，制备成本较高。因此有必要提出一种新的制备方法，可以方便快捷且低成本地制备获得高质量的InGaN量子点，从而获得高质量的InGaN量子点外延结构及光电器件。

发明内容

针对上述问题，本公开提出一种制备InGaN量子点的方法、InGaN量子点、外延结构及光电器件。

本公开提出的制备InGaN量子点的方法包括：第一温度下，在衬底上生长GaN缓冲层；将第一温度升至第二温度，并在第二温度下，在GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层；将第二温度降低至设定温度，在非掺杂GaN层上生长InGaN量子阱层；在设定温度下，通入NH₃，持续生长反应至第一时间，在InGaN量子阱层上获得InGaN量子点，其中，通入NH3流量为1～10slm。

进一步地，本公开提出的制备InGaN量子点的方法，设定温度为600～700℃。

进一步地，本公开提出的制备InGaN量子点的方法，InGaN量子阱层的厚度为1～5nm。

进一步地，本公开提出的制备InGaN量子点的方法，InGaN量子阱层的材料为In_xGa_1-xN，其中In组分x为25％～50％连续可调。

进一步地，本公开提出的制备InGaN量子点的方法，包括：制备包含第一组分含量的InGaN量子阱层达到第一厚度，以使InGaN量子阱层不发生弛豫，其中，第一组分含量为InGaN量子阱层的In组分含量，第一厚度为InGaN量子阱层的厚度。

进一步地，本公开提出的制备InGaN量子点的方法，第一厚度为2～3nm。

进一步地，本公开提出的制备InGaN量子点的方法，衬底材料为蓝宝石或氮化镓。

本公开的另一方面提出一种InGaN量子点，InGaN量子点由前述的制备InGaN量子点的方法制备获得。