[发明专利]GSMBE制备Ⅲ-Ⅴ化合物半导体纳米管结构材料的方法

权利要求书

1.一种GSMBE制备III-V化合物半导体纳米管结构材料的方法，包括：

(1)将GaAs衬底送入气态源分子束外延系统GSMBE的预处理室，于400～450℃除 气25～35分钟；

(2)将上述衬底传递至GSMBE的生长室，将砷烷AsH₃于1000℃进行裂解，得到As₂用作As源，调节气源炉AsH₃压力P_V为450～700Torr，并控制束流强度；

(3)衬底在As气氛的保护下进行生长前的表面解吸，衬底温度于580℃下进行外延生 长，生长时衬底以每分钟5转的速度旋转，以保证外延材料的均匀性；

其中，Al的分子束强度f_Al为7.16，Ga的分子束强度f_Ga为33.6，In的分子束强度f_In为14.79，偏差在±5％；

GaAs缓冲层的生长工艺条件为：Ga的生长温度为1080℃，AsH₃的裂解压力为600Torr， 在此条件下GaAs的生长速率为0.78μm/h，GaAs缓冲层厚度为300nm；

AlGaAs腐蚀牺牲层的生长工艺条件为：Ga的生长温度为1080℃，Al的生长温度为 1140℃，AsH₃的裂解压力为700Torr，在此条件下AlGaAs的生长速率为0.98μm/h，AlGaAs 腐蚀牺牲层厚度1.6μm；

InGaAs应变层的生长工艺条件为：Ga的生长温度为1080℃，In的生长温度为850℃， AsH₃的裂解压力为700Torr，在此条件下InGaAs的生长速率为0.98μm/h，InGaAs应变层 的厚度6nm；

GaAs管径内壁层的生长工艺条件为：Ga的生长温度为1080℃，AsH₃的裂解压力为 600Torr，在此条件下GaAs的生长速率为0.78μm/h，GaAs管径内壁层厚度为6nm；

(4)通过半导体刻蚀工艺制作图形，经腐蚀后制作成III-V族化合物半导体纳米管结 构材料。

2.根据权利要求1所述的一种GSMBE制备III-V化合物半导体纳米管结构材料的方法， 其特征在于：所述步骤(3)中的衬底表面解吸的工艺为GaAs衬底在As气氛的保护下加 热至解吸温度600℃～630℃以去除表面的氧化层，解吸过程用RHEED来监控，随着氧化 层的脱附，RHEED的衍射图案将产生由点状拉伸为长条的突变，由此观察到2×4的As 的稳态再构。

3.根据权利要求1所述的一种GSMBE制备III-V化合物半导体纳米管结构材料的方法， 其特征在于：所述步骤(3)中AlGaAs三元合金的组分是通过校正Al和Ga的束流比f_Al//f_Ga， f_Al为7.16，f_Ga为33.6，偏差在±5％，并采用XRD测定外延层与衬底之间的失配度而确定 的。

4.根据权利要求1所述的一种GSMBE制备III-V化合物半导体纳米管结构材料的方法， 其特征在于：所述步骤(3)中的AlGaAs中三元合金的组分的比例范围是Al的组分占30％， Ga的组分占70％，组份偏差在±2％。

5.根据权利要求1所述的一种GSMBE制备III-V化合物半导体纳米管结构材料的方法， 其特征在于：所述步骤(3)中的InGaAs三元合金的组分是通过校正In和Ga的束流比f_In/f_Ga， f_In为14.79，f_Ga为33.6，偏差在±5％，并采用XRD测定外延层与衬底之间的失配度而确 定的。

6.根据权利要求1所述的一种GSMBE制备III-V化合物半导体纳米管结构材料的方法， 其特征在于：所述步骤(3)中的In的组分占20％，Ga的组分占80％，组份偏差在±2％。