[发明专利]一种增强锑基超晶格材料光致发光信号的方法

说明书

本发明公开一种增强锑基超晶格材料光致发光信号的方法，包括：将GaSb衬底进行预处理，以去除水汽和有机物；将GaSb衬底升温，高温去除GaSb衬底的氧化层；将GaSb衬底降温，在GaSb衬底生长GaSb缓冲层；对GaSb缓冲层升温再进行退火处理；对GaSb缓冲层降温，通过控制生长温度、生长速率、束流比以及生长界面在GaSb缓冲层上生长Sb基超晶格材料；在Sb基超晶格材料表面生长的GaSb层，降温取出Sb基超晶格材料。本发明通过对Sb基超晶格材料进行光致发光测试，光致发光信号极大增强，发光峰峰位清晰，半峰宽较小，可以准确测试超晶格材料带隙，使得Sb基超晶格材料能够广泛应用于红外光电器件，提升红外光电器件的检测精度。

技术领域

本发明涉及半导体红外探测器技术领域，更具体地涉及一种增强Sb基超晶格材料光致发光信号的方法。

背景技术

红外热成像具有抗干扰性强、识别距离远、热辐射探测等特点，近年来，被广泛应用于安防、工业、医学和自动驾驶等领域。

红外光电器件所用材料极为广泛，金属、绝缘体和超导体都可用于制作红外探测器。其中，锑(符号“Sb”)基超晶格材料具有的特殊物理性质非常适合制造红外光电器件。Sb基超晶格红外探测器通过能带工程可以响应从近红外到短波红外、中波红外、长波红外和远红外的光辐射，并能有效抑制俄歇复合，提高红外探测器性能和工作温度。另外，由于Sb基材料成本低、稳定性和均匀性好，被认为是制造新一代红外焦平面探测器的最理想材料之一。

响应波长是红外探测器的一重要指标。而Sb基超晶格材料的带隙决定了由其制备的红外探测器的响应波长。因此，带隙测试是表征Sb基超晶格材料的不可缺少的部分。而表征半导体材料带隙最通用的方法就是光致发光谱测试。然而，Sb基超晶格材料表面复合严重，减弱光致发光信号，导致光致发光信号不明显，难以确定发光峰位置和超晶格材料带隙。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种增强锑基超晶格材料光致发光信号的方法，以降低表面复合，提高发光峰强度，准确测试超晶格材料带隙。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

本发明实施例提供一种增强Sb基超晶格材料光致发光信号的方法，包括：

将GaSb衬底进行预处理，以去除水汽和有机物；

将GaSb衬底升温，高温去除GaSb衬底的氧化层；

将GaSb衬底降温，在GaSb衬底生长GaSb缓冲层；

对GaSb缓冲层升温再进行退火处理；

对GaSb缓冲层降温，通过控制生长温度、生长速率、束流比以及生长界面在GaSb缓冲层上生长Sb基超晶格材料；

在Sb基超晶格材料表面生长的GaSb层，降温取出Sb基超晶格材料。

优选地，GaSb衬底为GaSb(100)衬底。

优选地，高温去除GaSb衬底的氧化层时，需将GaSb衬底升温，400℃打开Sb保护束流，继续升温，在540℃～580℃区间去除氧化物。

优选地，在GaSb衬底生长GaSb缓冲层时，需降温到500℃生长GaSb缓冲层，Sb/Ga束流比范围8～12；生长厚度100nm～2μm。

优选地，对GaSb缓冲层升温进行退火处理的条件为升温至510～530℃，高温退火3min～2h。

优选地，在GaSb缓冲层上生长Sb基超晶格材料时，Sb/Ga束流比、As/In束流比范围均为2～8；GaSb和InAs生长速率为生长厚度为10～300个周期；生长界面为InSb型界面。