[发明专利]组分可调的三元InGaAs和InGaN材料纳米线外延生长方法在审
申请号: | 201911171973.0 | 申请日: | 2019-11-26 |
公开(公告)号: | CN110931349A | 公开(公告)日: | 2020-03-27 |
发明(设计)人: | 弗拉基米尔·杜布罗夫斯基;维克多·乌斯季诺夫;黄辉 | 申请(专利权)人: | 塞斯奥特(南京)电子科技有限公司;南京奥斯登电子信息产业研究院有限公司 |
主分类号: | H01L21/02 | 分类号: | H01L21/02;H01L33/30;H01L33/32 |
代理公司: | 北京市京大律师事务所 11321 | 代理人: | 刘玮 |
地址: | 211111 江苏省南*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 组分 可调 三元 ingaas ingan 材料 纳米 外延 生长 方法 | ||
本发明公开了一种组分可调的三元InGaAs和InGaN材料纳米线外延生长方法,该方法通过抑制外延生长过程中三元III‑V和III‑N纳米结构中体积混溶隙实现。通过本发明的方法可以获得任意组分x的InxGa1‑xAs或InxGa1‑xN纳米结构。这种方法实现了在三元InxGa1‑xAs和InxGa1‑xN材料纳米线组分x从0.1到0.8变化范围的特定实例,利用金属‑有机气相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)技术在金属催化剂作用下,通过气‑液‑固或气‑固‑固方法生长。
技术领域
本发明涉及
背景技术
三元III-V族和III-N合金的混溶隙(例如InGaAs或InGaN)经常阻碍在新一代电子和光电子器件中被需求的组分调节。InGaAs是在光谱范围从1.1到1.7微米的光电二级管和红外探测器、半导体激光、三结光伏和高迁移率晶体管的材料选择。InGaN被广泛用于许多应用包括蓝-绿和白光LED和电力电子。InGaAs或InGaN中的混溶隙产生于不同固态III-V族配对的高相互作用常数,与InAs和GaAs或InN和GaN之间的高晶格失配有关。在这里,我们提出了一种基于动力学基础针对这些材料抑制混溶隙的方法,三元纳米结构生长在高过度饱和的气相或液相母相中。我们提出了通过不同外延技术下的气-液-固或汽-固-固方法实现Au催化InGaAs纳米线和自催化InGaN纳米线生长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种组分可调的三元InGaAs和InGaN材料纳米线外延生长方法,通过不同外延技术下的气-液-固或汽-固-固方法实现Au催化InGaAs纳米线和自催化InGaN纳米线生长。
为解决上述技术问题,本发明采取如下技术方案:组分可调的三元InGaAs和InGaN材料纳米线外延生长方法,该方法通过抑制外延生长过程中三元III-V和III-N纳米结构中体积混溶隙实现。
进一步地,用于实现空间均匀组分x范围从0.1到0.8的Au催化InxGa1-xAs和InxGa1-xN纳米线生长的方法。
本发明基于可变组分InxGa1-xN纳米线的Si集成RGB-LED,其特征在于:使用高过度饱和气相,通过过量材料输入确保对应的平均生长速率在MOVPE和HVPE情况下为10nm/s或在MBE情况下为1nm/s,硅衬底的对比温度为630-690℃;该温度范围足够改变InGaAs纳米线中InAs部分允许发射光从蓝色变为红色,通过减少低温下In的去吸附。
本发明的有益效果:本发明的方法可以获得任意组分x的InxGa1-xAs或InxGa1-xN纳米结构;实现了在三元InxGa1-xAs和InxGa1-xN材料纳米线组分x从0.1到0.8变化范围的特定实例,利用金属-有机气相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)技术在金属催化剂作用下,通过气-液-固或气-固-固方法生长。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为InGaAs材料450℃下组分图。
图2为InGaAs的混溶隙,x1和x2为混溶区域的边界。
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置;专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理;集成电路器件或其特殊部件的制造