[发明专利]精确控制四元系半导体直接带隙材料组分的生长与表征方法

权利要求书

1.一种精确控制四元系半导体直接带隙材料组分的生长与表征方法，包括：

（1）采用常规分子束外延方法在衬底上生长A_xB_1-xC_yD_1-y或AB_xC_yD_1-x-y型四元系半导体 材料；其中，A_xB_1-xC_yD_1-y型四元系半导体材料为In_0.7Ga_0.3As_0.4P_0.6的四元系半导体直接带隙 材料或In_0.4Ga_0.35Al_0.25As的四元系半导体直接带隙材料；

（2）采用高分辨率x射线衍射，判断外延材料与衬底间的失配情况，以计算出四元系半 导体材料的室温晶格常数；其中，高分辨率x射线衍射为(004)晶面对称ω/2θ扫描摇摆曲线测 试和(224)晶面非对称三维两轴倒易空间衍射测试；外延层材料与衬底晶格间的失配情况为外 延层完全驰豫、外延层完全应变或外延层处于完全驰豫和完全应变之间；

（3）采用室温光致发光谱测试获得四元系半导体直接带隙材料的室温禁带宽度；

（4）根据半导体材料室温晶格常数和禁带宽度与材料组分的关系进行计算得出材料组分；

（5）通过调节固态源束源炉温度或气态源束源气压生长条件，重复操作步骤（1）～（4） 直到材料组分与目标组分相符，即完成四元系半导体直接带隙材料的生长。

2.根据权利要求1所述的一种精确控制四元系半导体直接带隙材料组分的生长与表征方法， 其特征在于：先通过比较(004)晶面对称ω/2θ扫描摇摆曲线中外延峰与衬底峰的情况，判断外 延层材料与衬底晶格间的失配情况，当外延材料处于完全驰豫或完全应变时，直接通过计算 得到半导体材料的室温晶格常数；若外延层处于完全驰豫和完全应变之间时，则需再进行(224) 晶面非对称三维两轴倒易空间衍射图的测试。

3.根据权利要求1所述的一种精确控制四元系半导体直接带隙材料组分的生长与表征方法， 其特征在于：所述步骤（3）中的四元系半导体直接带隙材料的室温禁带宽度的测试是在室温 光致发光谱测试中，采用Ar离子激光器或He-Cd激光器作激发光源，样品产生的光致发光 谱经过透镜汇聚利用傅立叶红外光谱仪或光栅光谱仪进行检测，发光峰能量对应着直接带隙 半导体材料禁带宽度的大小。