[发明专利]带隙改性Ge材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种带隙改性Ge材料及其制备方法。该制备方法包括：选取Si衬底；在第一温度下，在所述Si衬底上生长Ge薄膜层；在第二温度下，在所述Ge薄膜层上生长Ge层；在所述Ge层上生长GeSn层形成待改性的Ge材料；利用应力施加装置对所述待改性的Ge材料施加机械应力，最终形成所述带隙改性Ge材料。本发明采用合金化与应力共作用的方式实现Ge带隙类型的转化，克服了单纯依靠合金化和单纯依靠应力致Ge带隙类型转化固溶度低和应力强度大而导致的工艺难度大的问题。该带隙改性Ge材料既可应用于电子器件，又可应用于光子器件，可为单片光电集成提供又一技术途径。

主权项

一种带隙改性Ge材料的制备方法，其特征在于，包括：S101、选取晶向为(001)Si衬底材料；S102、利用分子束外延方式在所述Si衬底上，在275℃～325℃温度下生长50nm的Ge薄膜层；S103、在500℃～600℃温度下在所述Ge薄膜层上淀积900nm～950nm的Ge层，所述Ge层的掺杂浓度为1×10¹⁶～5×10¹⁶cm^‑3；S104、在H₂气氛中，750℃～850℃下对所述Ge层进行退火处理，退火处理时间为10～15分钟；S105、使用稀氢氟酸和去离子水循环清洗所述Ge层；S106、利用分子束外延方式，在温度为90～100℃，基准压力为3×10^‑10torr的生长环境下，选取纯度为99.9999％的Ge和99.9999％的Sn分别作为Ge源和Sn源，在所述Ge层上生长形成40～50nm的Ge_0.99Sn_0.01材料；S107、在温度为400～500℃下，注入P离子，注入时间为200s，注入剂量为1～5×10¹³cm^‑2，能量30keV，形成N型的所述Ge_0.99Sn_0.01材料，通过抛光处理后形成厚度为50um的待改性的Ge材料；S108、将所述待改性的Ge材料贴附在单轴张应力施加装置的铝箔载片上，所述铝箔载片的弯曲度为50°；S109、将所述铝箔载片贴附并固定在所述单轴张应力机械施加装置的底座上，由所述单轴张应力施加装置施加机械应力后形成所述带隙改性Ge材料。