[发明专利]一种InAs基InGaAs/InAsSb超晶格材料及其生长方法和应用

说明书

本发明属于半导体材料领域，具体涉及一种InAs基InGaAs/InAsSb超晶格材料及其生长方法和应用。该超晶格材料包括依次堆叠的若干In_xGa_1‑xAs/InAs_ySb_1‑y超晶格原胞，其中，0＜x＜1，0＜y＜1；所述In_xGa_1‑xAs/InAs_ySb_1‑y超晶格原胞包括一层In_xGa_1‑xAs材料和一层InAs_ySb_1‑y材料。本发明超晶格材料可用于中波红外光电器件，通过改变超晶格原胞内各层厚度与组分可使其红外吸收截止波长在3‑7μm范围内调节，材料晶体质量优异，缺陷密度低，可获得较高光电性能。

技术领域

本发明属于半导体材料领域，具体涉及一种InAs基InGaAs/InAsSb超晶格材料及其生长方法和应用。

背景技术

锑化物II类超晶格由于拥有生长技术成熟、量子效率高以及能带调控灵活等优点，成为红外光电器件的优选材料之一。现有技术中常采用InAs/InAsSb与InAs/GaSb等其他锑化物II类超晶格材料。其中InAs/InAsSb材料主要用于中波红外（3-5μm）光电器件，一般8nm以上的超晶格周期厚度才能够达到5μm的截止波长，而根据II类超晶格光吸收特点，超晶格周期厚度越长会造成量子效率衰减，因此InAs/InAsSb材料体系一直存在量子效率较低的缺陷。另一类InAs/GaSb材料体系截止波长可以覆盖中波至长波红外波段（3-12μm），但是超晶格中包含的GaSb材料存在本征P型缺陷，限制了该材料体系的载流子迁移率。另外由于InAs/GaSb超晶格两种组成材料均是二元化合物，调节截止波长只有改变超晶格层厚这一种手段，这在器件设计与材料生长方面造成了很大限制。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种InAs基InGaAs/InAsSb超晶格材料及其生长方法和应用，该大应变超晶格材料晶体质量优异，缺陷密度低，且不含有GaSb材料，可获得较高载流子迁移率与光电性能。

按照本发明的技术方案，所述InAs基InGaAs/InAsSb超晶格材料，包括依次堆叠的若干In_xGa_1-xAs/InAs_ySb_1-y超晶格原胞，其中，0＜x＜1，0＜y＜1；所述In_xGa_1-xAs/InAs_ySb_1-y超晶格原胞包括一层In_xGa_1-xAs材料和一层InAs_ySb_1-y材料。

优选的，0.6≤x≤0.9，0.6≤y≤0.9；进一步优选为：0.7≤x≤0.8，0.7≤y≤0.8。

本发明InAs基InGaAs/InAsSb超晶格材料中电子被限制在In_xGa_1-xAs层，空穴被限制在InAs_ySb_1-y层，通过改变超晶格原胞内各层厚度与组分，可以独立调制电子与空穴能级，实现3-7μm范围内的红外光吸收截止波长调节，覆盖全部中红外波段，可用于中波红外光电器件。