[发明专利]抑制异变外延生长中贯穿位错的结构与方法

权利要求书

1.一种抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选取适合的生长在应变缓冲层上的量子点几何模型作为理论模型；

S2：根据所述理论模型的贯穿位错应变场与晶格失配应变场的相互作用、失配位错应变场与晶格失配应变场的相互作用、以及位错应变场与自由表面的相互作用，利用有限元法，得出整个系统的应力应变分布情况；

S3：基于所述系统的应力应变分布情况以及能量平衡原理，得到利用量子点抑制贯穿位错的临界条件；

S4：根据得到的利用量子点抑制贯穿位错的临界条件，形成抑制异变外延生长中贯穿位错的结构。

2.如权利要求1所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述量子点几何模型为圆柱型或六边截顶金字塔型量子点几何模型。

3.如权利要求1所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述得出整个系统的应力应变分布情况的步骤包括系统的弹性应变能E_res的计算：

E_res＝0.5∫(σ_xxε_xx+σ_yyε_yy+σ_zzε_zz+2σ_xyε_xy+2σ_xzε_xz+2σ_yzε_yz)dv

其中，σ_ij与ε_ij(i，j＝x，y，z)分别为系统的应力与应变。

4.如权利要求1所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述临界条件通过下面的公式获得：

ΔE=EresTD+EcoreTD-EresMD-EcoreMD-Ebarrier]]>

其中，和分别表示贯穿位错直接进入量子点中，其传播未被抑制时系统的弹性应变能和位错芯的非弹性能；和分别表示贯穿位错传播方向发生弯曲、转化为界面失配位错，其传播被抑制时系统的弹性应变能和位错芯的非弹性能；所述非弹性能取决于位错芯的材料；E_barrier为抑制贯穿位错的阈值能量，ΔE表示上述分别贯穿位错不被抑制和被抑制时系统的总能量差与抑制贯穿位错的阈值能量之间的差值，当ΔE≥0时，认为贯穿位错被抑制。

5.如权利要求1所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，步骤S4中抑制异变外延生长中贯穿位错的结构的形成包括以下步骤：

S41：在衬底上形成异变缓冲层；

S42：在所述异变缓冲层上生长多层量子点结构，形成位错抑制区；

S43：在所述多层量子点结构上生长目标有源区。

6.如权利要求5所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，所述步骤S42中所述多层量子点结构为通过自组织方法生长形成的多层自组织量子点结构。

7.如权利要求5所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括在多层量子点结构上生长若干层应变超晶格结构的步骤，所述目标有源区生长在所述应变超晶格结构上。

8.一种权利要求1-7中任一项所述的方法形成的抑制异变外延生长中贯穿位错的结构，其特征在于，包括沿材料生长方向依次生长的衬底、异变缓冲层、多层自组织量子点结构以及有源区，所述多层自组织量子点结构达到量子点抑制贯穿位错的临界条件。

9.如权利要求8所述的抑制异变外延生长中贯穿位错的结构，其特征在于，在所述多层自组织量子点与所述有源区之间，生长若干层应变超晶格结构，用于进一步抑制贯穿位错的传播。