[发明专利]一种GaSb基InSb量子点及其制备方法

说明书

本申请提供一种GaSb基InSb量子点及其制备方法，该GaSb基InSb量子点的制备方法包括以下步骤：获取GaSb衬底；将GaSb衬底放入分子束外延生长室进行脱氧处理；在GaSb衬底上生长GaSb缓冲层；在GaSb缓冲层上生长AlAs形核层；在AlAs形核层上生长InSb量子点层。本申请实施例提供的GaSb基InSb量子点的制备方法中，在生长InSb量子点之前先生长原子层尺度的AlAs层，利用AlAs和GaSb之间较大的晶格失配以及表面能差异来形成有效的AlAs形核层；该制备方法既可以改变InSb量子点成核界面的阴离子类型又可以增加InSb量子点生长界面的粗糙度，二者都可以降低In原子的扩散长度，提高InSb量子点的形核中心，从而提高InSb量子点的密度。

技术领域

本申请涉及量子点制备技术领域，特别涉及一种GaSb基InSb量子点及其制备方法。

背景技术

Ⅲ族/Ⅴ族量子点因为具备一些独一无二的物理特性而被广泛应用于激光器、探测器等光电器件的研究，例如量子点激光器一般具有高增益、低阈值电流密度以及低温度敏感系数等优势。InSb作为一种窄带隙半导体，因其拥有的高电子迁移率等特性受到了越来越多的关注。尤其是InSb较小的禁带宽度使其在3-5微米高性能中红外激光器的研究具有重要意义。

目前关于InSb量子点系统的研究主要分为两种，分别是InSb/InAs和InSb/GaSb。InSb/GaSb系统的晶格失配度与已经被广泛研究的InAs/GaAs系统极其相似，分别为6.3％和7.3％，这一特性吸引了越来越多的研究者去挖掘InSb/GaSb系统的可能性。此外GaSb衬底相比于InAs衬底发展更成熟，价格更便宜，更具有商业价值。

通过分子束外延技术在GaSb衬底上外延生长InSb量子点是一种常见方法。研究发现在GaSb上生长InSb量子点存在很多问题。和其它Ⅲ/Ⅴ量子点的生长相似，InSb在GaSb表面的生长也遵循Stranski-Krastanow的生长模式。由于In原子和Sb原子之间的键能较小，In原子在GaSb界面的扩散长度较大，使得生长出来的InSb量子点的的尺寸较大，密度较低、存在大量缺陷并且处于弛豫状态，因此如何减小In原子的扩散长度，获得高密度、高质量的GaSb基InSb量子点一直是一个难题。由于InSb量子点密度难以提高，目前国际上关于在GaSb衬底上生长InSb量子点的研究大多停留在量子点的形貌上，对于其发光特性未能进行深入探索，近年来关于InSb量子点的研究进程缓慢。因此，想要进一步获得高性能的GaSb基InSb量子点光电器件，迫切需要找到有效提高InSb量子点密度的方法，从而获得高密度、高质量的InSb量子点。

发明内容

本申请要解决是如何提高InSb量子点密度的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种GaSb基InSb量子点的制备方法，包括以下步骤：

获取GaSb衬底；

将GaSb衬底放入分子束外延生长室进行脱氧处理；

在GaSb衬底上生长GaSb缓冲层；

在GaSb缓冲层上生长AlAs形核层；

在AlAs形核层上生长InSb量子点层。

进一步地，脱氧处理的脱氧温度为630-680℃。

进一步地，脱氧处理的脱氧时间为10-20分钟。

进一步地，GaSb缓冲层的厚度为100-200纳米。

进一步地，GaSb缓冲层的生长温度为580-630℃。

进一步地，AlAs形核层的厚度为0.5-1个原子层。

进一步地，AlAs形核层的生长温度为380-480℃。

进一步地，InSb量子点层的厚度为2-3个原子层。