[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

专利信息
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
【说明书】:

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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