专利名称：InP基板上的Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅴ层状构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括inP基板以及n-vi和in-v材料的交替层的
器件，诸如激光器或光电探测器，包括垂直空腔表面发射激光器
(VCSEL)，所述交替层典型地形成分布的布拉格反射器(DBR)。
背景技术：
日本未审查的专利申请(公开)2003-124508据称对具有AlGalnP 型发光层的发光二极管要求权利。(权利要求1-8)。该参考文献在段 落2、 15和21中以及在权利要求1中强调带有GaAs基板的层的 "格栅匹配"。该参考文献据称对带有AlGalnP型发光层的发光二极 管要求权利，所述发光层包含具有结构体的DBR层，所述结构体包 括层合的II-VI族材料层和AlGaAs型或AlGalnP型材料层对。(权 利要求2-4)。该参考文献据称公开了带有AlGalnP型发光层的发光 二极管，所述发光层包含GaAs基板上的GaAlAs/ZnSe DBR层(图 1-3中的参考标号2，并且附有说明)；并且可选地包含第二 DBR层， 所述层为GaAlAs/AlAs DBR层(图3中的参考标号10，并且附有 说明)。
美国专利No.5,206，871据称公开了一种包括反射镜的VCSEL， 所述反射镜包括GaP或ZnS交替层和硼硅酸盐玻璃(CaF2、 MgF2 或NaF)层。
美国专利No.5,732，103据称公开了一种VCSEL，其包括InP基 板以及晶格匹配的镜像层叠件，所述层叠件包括II-VI材料的交替层， 特别是ZnCdSe/MgZnCdSe。
美国专利No.5,956,362据称公开了一种VCSEL。
国际专利公布No.WO 02/089268 A2据称公开了包含氧化物材料 的用于VCSEL的高对比度反射镜。
发明内容
简言之，本发明提供一种层状构造，所述层状构造包括InP基板
以及n-vi和m-v材料的交替层。n-vi和m-v材料的交替层典型
地与InP基板晶格匹配或假晶。典型地，II-VI材料选自由下列组成 的组ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS以及它们的合金，更典型地选自由下列组成的组 CdZnSe、 CdMgZnSe、 BeZnTe、和BeMgZnTe合金，并且最典型地为 CdxZni.xSe，其中x介于0.47和0.57之间。典型地，III-V材料选 自由下列组成的组InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、以及它们的合金，更典型地选自由下列组成的组InP、 InAlAs、 GalnAs、 AlInGaAs以及GalnAsP合金，并且最典型地为InP或 Ws，其中y介于0.47和0.57之间。II-VI和III-V材料的 交替层中的一个可直接与InP基板接触，或可将附加层夹置在II-VI 和III-V材料的交替层与InP基板之间。在一个实施例中，层状构造 形成一个或多个分布的布拉格反射器(DBR)。典型地，这种DBR可用
不超过20对的n-vi和in-v材料的交替层制成，并且更典型地不 超过15对的交替层。典型地，n-vi和in-v材料层具有介于约
100nm和约200nm之间的平均厚度。
在另一方面，本发明提供一种层状构造，所述层状构造包括InP 基板以及具有95%或更大的反射率的分布的布拉格反射器(DBR)，所
述反射器包括不超过15层的外延半导体材料对。
在另一方面，本发明提供一种激光器，所述激光器包括根据本发 明所述的层状构造。
在另一方面，本发明提供一种光电探测器，所述光电探测器包括 根据本发明所述的层状构造。
在本申请中
"晶格匹配的"是指，结合两种晶体材料(诸如基板上的外延膜) 来讲，处于隔绝中的每种材料均具有晶格常数，并且这些晶格常数基 本上相等，典型地彼此相差不超过0.2%，更典型地彼此相差不超过 0.1%，并且最典型地彼此相差不超过0.01%;而
"假晶的"是指，结合具有给定厚度的第一晶体层和第二晶体层 (诸如外延膜和基板)来讲，处于隔绝中的每个层均具有晶格常数， 并且这些晶格常数为足够类似的，以使得呈给定厚度的第一层可在该 层的平面内接纳第二层的晶格间距而基本上不产生失配缺陷。
本发明的一个优点是提供如下的层状构造所述层状构造可用作
用于长波长InP器件的高反射率DBR，所述器件(诸如激光器或光 电探测器)包括VCSEL、以及(特别是)可用较少层来适宜地实现高 反射率的器件。
图1为作为DBR的根据本发明所述的层状构造的示意图。 图2为根据本发明所述的层状构造的横截面的扫描电子显微图。 图3为针对在下文的实例中描述的根据本发明所述的2对的 CdZnSe/InAlAs DBR测量的反射率对波长的坐标图(迹线A)。图3 还示出根据本发明所述的2对的CdZnSe/InAlAs DBR的模拟反射率 数据(迹线B)。图3还示出两个对比in-V/III-VDBR的模拟反射
率数据2对的 InGaAsP/InP DBR (迹线 C )禾B 2对的 AlGaAsSb/AlAsSb DBR (迹线D)。
图4为具有15对II-IV和III-V材料的交替层的本发明的层 状构造示意图。
图5为本发明的光电探测器示意图。
具体实施例方式
简言之，本发明提供一种层状构造，所述层状构造包括InP基板
以及n-vi和ni-v材料的交替层。n-vi和m-v材料的交替层典型
地与InP基板晶格匹配或假晶。
在实施本发明时，可以使用任何合适的n-vi材料。典型地，n-vi
材料选自由下列组成的组ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS以及它们的合金。合适的合金 典型地包括1-4种不同的II族材料以及1-3种不同的VI族材料， 更典型地包括1-3种不同的II族材料和1-2种不同的VI族材料。 合适的合金可包括根据化学式M、M、.n)M^MVp)所述的那些，其中 M1和M2独立地选自Zn、Cd、Be和Mg;M3和M4独立地选自Se、 Te禾CI S;其中n为0禾卩1之间的任何数值；其中p为0和1之 间的任何数值。合适的合金可包括根据化学式M5qM6(1-q)M7所述的那 些，其中M5和M6独立地选自Zn、 Cd、 Be和Mg; M7选自Se、 Te、和S;并且其中q为0和1之间的任何数值。在前述化学式中， n、p和q典型地需要选择，以便提供与InP晶格匹配或假晶的合金。 在一个实施例中，合金的晶格常数通过线性内推法从合金的双组分的
晶格常数估算得出，以便找到与InP晶格匹配或假晶的合金组成。更 典型地，II-VI材料选自由下列组成的组CdZnSe 、 CdMgZnSe、 BeZnTe 、 BeMgZnTe，并且最典型地为CdxZni-xSe，其中x介于0.47和0.57
之间。II-VI材料可通过任何合适的方法或通过包含任何令逸的渗杂物 (包括氯或氮掺杂)而成为n型掺杂的、p型掺杂的、或无掺杂的。
在实施本发明时，可以使用任何合适的ni-v材料。典型地，m-v
材料选自由下列组成的组InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、以及它们的合金。合适的合金典型地包括1-3种不同的 III族材料以及1-3种不同的V族材料，更典型地包括1-2种不同 的V族材料。合适的合金可包括根据化学式M^M^t)M:M11^)所 述的那些，其中M8和M9独立地选自In、 Al和Ga; M1G和M11独 立地选自As、 P、和Sb;其中r为0禾C1 1之间的任何数值；其中s 为0和1之间的任何数值。合适的合金可包括根据化学式 M12tM13(1_t)M14所述的那些，其中M"和M13独立地选自In、 Al和 Ga; M"选自As、 P、和Sb;并且其中t为0和1之间的任何数 值。在前述化学式中，r、 s和t典型地需要选择，以便提供与InP晶 格匹配或假晶的合金。在一个实施例中，合金的晶格常数通过线性内 推法从合金的双组分的晶格常数估算得出，以便找到与InP晶格匹配 或假晶的合金组成。更典型地，III-V材料选自由下列组成的组InP、 InAlAs、 GalnAs、 AlInGaAs 、 GalnAsP ，并且最典型地为InP或 InyAh.yAs，其中y介于0.47禾B 0.57之间。III-V材料可通过任何合 适的方法或通过包含任何合适的掺杂物成为n型掺杂的、p-型掺杂 的、或无掺杂的。
在一个实施例中，层状构造包括II-VI层(其内包括BeZnTe或 BeMgZnTe)以及III-V层(其内包括InAlAs或AlInGaAs)。例如， II-VI层可包括BeZnTe，并且III-V层可包括InAlAs; II-VI层可包 括BeZnTe，并且III-V层可包括AlInGaAs; II-VI层可包括 BeMgZnTe，并且III-V层可包括InAlAs;或II-VI层可包括 BeMgZnTe，并且III-V层可包括AlInGaAs。这种实施例可为掺杂的， 以提供具有p型电导率的层状构造。例如，BeZnTe可掺杂有N，和 /或InAlAs可掺杂有Be。这种掺杂可提供适用于(例如)激光二极管 或光电二极管的低电阻。 '.
在一个实施例中，层状构造包括II-VI层(其内包括CdZnSe或
CdMgZnSe )以及III-V层(其内包括InAlAs或AlInGaAs)。例如， II-VI层可包括CdZnSe，并且III-V层可包括InAlAs; II-VI层可包 括CdZnSe，并且III-V层可包括 AlInGaAs; II-VI层可包括 CdMgZnSe，并且III-V层可包括InAlAs;或II-VI层可包括 CdMgZnSe，并且III-V层可包括AlInGaAs。这种实施例可为掺杂的， 以提供具有n型电导率的层状构造。例如，CdZnSe可掺杂有Cl，和 域InAlAs可掺杂有Si。这种掺杂可提供适用于(例如)激光二极管 或光电二极管的低电阻。
在一个实施例中，层状构造包括II-VI层(其内包括ZnSeTe) 以及III-V层(其内包括InAlAs或AlInGaAs)。例如，II-VI层可 包括ZnSeTe，并且III-V层可包括InAlAs，或II-VI层可包括 ZnSeTe，并且III-V层可包括AlInGaAs。这种实施例可为掺杂的，以 提供具有p型或n型电导率的层状构造。例如，ZnSeTe可掺杂有Cl 以提供n型电导率，或掺杂有N以提供p型电导率，禾口/或InAlAs 可掺杂有Si以提供n型电导率，或掺杂有Be以提供p型电导率。 这种掺杂可提供适用于(例如)激光二极管或光电二极管的低电阻。
在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe或它们的合金；并且 III陽V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括CdSe或它 们的合金；并且III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括 BeSe或它们的合金；并且III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个实施例中，II-VI 材料包括MgSe或它们的合金；并且III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个 实施例中，II-VI材料包括ZnTe或它们的合金；并且III-V材料包括 InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的 合金。在一个实施例中，II-VI材料包括CdTe或它们的合金；并且
III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括BeTe或它 们的合金；并且III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括 MgTe或它们的合金；并且in-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个实施例中，II-VI 材料包括ZnS或它们的合金；并且III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。在一个
实施例中，n-vi材料包括cds或它们的合金；并且m-v材料包括
InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的 合金。在一个实施例中，II-VI材料包括BeS或它们的合金；并且III-V 材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、
或它们的合金。在一个实施例中，n-vi材料包括Mgs或它们的合金；
并且III-V材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的合金。
在一个实施例中，II-VI材料包括CdZnSe;并且III-V材料包括 InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它们的 合金。在一个实施例中，II-VI材料包括CdMgZnSe;并且III-V材料 包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或它 们的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括BeZnTe;并且III-V材 料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、或 它们的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括BeMgZnTe;并且III-V 材料包括InAs、 AlAs、 GaAs、 InP、 A1P、 GaP、 InSb、 AlSb、 GaSb、 或它们的合金。
在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金； 并且III-V材料包括InAs或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材 料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、
CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；并且III-V材料包括AlAs或它们 的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金； 并且III-V材料包括GaAs或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材 料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；并且III-V材料包括InP或它们的 合金。在一^!^实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；
并且m-v材料包括aip或它们的合金。在一个实施例中，n-vi材
料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；并且III-V材料包括GaP或它们 的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金； 并且III-V材料包括InSb或它们的合金。在一个实施例中，II-VI材 料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；并且III-V材料包括AlSb或它们 的合金。在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金； 并且III-V材料包括GaSb或它们的合金。
在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金； 并且III-V材料包括InAlAs。在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；并且III-V材料包括GalnAs。在一个实施例中， II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、CdS、BeS、MgS、或它们的合金；并且III-V材料包括AlInGaAs。 在一个实施例中，II-VI材料包括ZnSe、 CdSe、 BeSe、 MgSe、 ZnTe、 CdTe、 BeTe、 MgTe、 ZnS、 CdS、 BeS、 MgS、或它们的合金；并且III-V 材料包括GalnAsP。
在实施本发明时，可以使用任何合适的InP基板。该InP基板 可为n型掺杂的，p型掺杂的，或半绝缘的，这可通过任何合适的方 法或通过包含任何合适的掺杂物来实现。
在根据本发明所述的层状构造的一个实施例中，II-VI和III-V材 料的交替层中的至少一个直接与InP基板接触。在一个替代实施例中，
附加层夹置在n-vi和m-v材料的交替层与inP基板之间。如果附 加层夹置在n-vi和ni-v材料的交替层与inP基板之间，则它们可
包括任何合适的层。典型地，这些夹置层与InP基板晶格匹配或假晶。 夹置层可包括VCSEL的元件，诸如电接触层、缓冲层、光学波导层、
活性层、量子势阱层、电流散布层、包覆层、阻挡层等等。夹置层可 包括光电探测器的元件，诸如电接触层，包覆层、吸收层、缓冲层等 等。
n-vi和m-v材料层可具有任何合适的厚度。n-vi和in-v材
料层可具有(单个地或平均地)介于O.lnm和10,000nm之间，更典 型地介于10和1,000nm之间，更典型地介于50nm和500nm之 间，并且更典型地介于100nm和200nm之间的厚度。
在一个实施例中，层状构造形成一个或多个分布的布拉格反射器 (DBR)。形成DBR的层状构造可包括任何合适数目的II-VI和III-V 材料对，所述数目可为2至某个非常大的数目。在一个实施例中，层 状构造具有足够的反射率，使得DBR可由如下数目的材料制成不
超过20对n-vi和in-v材料层，更典型地不超过15对，更典型
地不超过12对，更典型地不超过10对。在其它实施例中，层状构 造具有足够的反射率，使得适宜地有效的DBR可由不超过S对，并 且更典型地不超过5对材料层制成。
在DBR中，层厚度为该材料中的光的波长的四分之一<formula>formula see original document page 13</formula>其中t为该层的厚度，人为光的波长，n为该材料的折射率。例 如，根据本发明所述的包括Cd0.52Zn0.48Se禾卩In0.52Al0.48As层的DBR 反射镜，其被设计成在1.55um的波长处具有峰值反射率。 Cd0.52Zn0.48Se在1.55 um处的折射率为2.49，因此Cd0.52Zn0.48Se层 的厚度应当为156nm。 In0.52Al0.4SAs在1.55 ym处的折射率为3.21， 因此In。.52AlQ.48As层的厚度应当为121nm。在一个实施例中，层状构 造形成一个或多个分布的布拉格反射器(DBR)，所述反射器在在1-2 微米范围内的波长处具有最大反射率。
在一个实施例中，层状构造形成一个或多个分布的布拉格反射器 (DBR)，所述反射器形成激光器例如VCSEL的一部分。VCSEL可工 作在任何合适的波长。在一个实施例中，VCSEL工作在介于lum和 2um之间的波长，此范围在穿过光学纤维的传输期间可提供减小的分 散和衰减。典型地，VCSEL工作在光学纤维网络所工作的波长，典型 地为约1.3 um或1.55 tim。
在一个实施例中，层状构造形成一个或多个分布的布拉格反射器 (DBR)，所述反射器形成光电探测器的一部分。光电探测器可用于通信， 在其中其能够进行吉赫频率信号的光电转换。典型的光电探测器以如
下方式工作吸收光能并相关地产生截流子，在整个吸收区上传输光 生截流子，并且集合截流子而产生光电流。
图5表示利用了本发明的层状构造93的光电探测器90的基 本元件，其中所示的其它元件为DBR部分91;电触点96和97以 及反射镜98。
根据本发明所述的层状构造可通过任何合适的方法制造，所述方
法可包括分子束外延、化学气相沉积、液相外延和汽相外延。典型地， 根据本发明所述的层状构造可无需晶片熔合而制造。
本发明可用于光电技术，包括光电通信技术。
下面的实例进一步说明了本发明的目标和优点，但是这些实例中 所提到的具体材料和它们的数量，以及其它条件和细节，均不应被解
释为是对本发明的不当限制。
实例 实例1
DBR的形成
在InP基板上生长出分布布拉格反射器(DBR)反射镜，所述反射 镜具有2对II-VI和III-V外延半导体材料的交替层。所得的结构体 示意性地显示于图1中，并且其包括InP基板10、 InAlAs缓冲层 20、第一 CdZnSe层30、第一 InAlAs层40、第二 CdZnSe层50、 第二 InAlAs层60、和InGaAs覆盖层70。 CdZnSe层30和50以 及InAlAs层40和60构成DBR 80。 II-VI材料为Cdo.52ZnQ.4SSe, 其n-型地掺杂了 Cl。 III-V材料为Ino.52Al().4sAs，其n型地掺杂了 Si。
该反射镜被设计成在1.55 u m处具有峰值反射率。因此之故， InAlAs和CdZnSe层厚度的标称值分别为121nm禾Q 156nm。
所用装置为Perkin-Elmer 430固体源分子束外延(MBE)系统。该 系统包括两个由超高真空传送管连接的生长室，其中的一个用于As 基的m-v材料，而另一个用于II-VI材料。将晶片在这两个室中来 回传送，以便通过超高真空管道施加不同的层。
将(100)取向的n型、掺杂有S的InP基板于565°C时在As
过压下在III-V室中脱氧。然后在540°C下生长120nm厚的InAlAs 缓冲层，将其用作沉积源In泻流室、AI泻流室以及As有阀裂化 室。在缓沖层生长之后，将晶片转移至II-VI室，以用于第一 CdZnSe 层的生长。该生长由185'C下的15分钟的Zn暴露来启动，然后通 过迁移增强外延(MEE)在200°C下生长薄的掺杂有Cl的CdZnSe 层。然后将基板温度增大至270°C，并且使掺杂有Cl的CdZnSe层 的其余部分生长至156tmi的厚度。在CdZnSe生长之后，将样本转 移回m-V室。在300°C下生长5nm厚的、掺杂有Si的InAlAs封 堵层，以便在高-温InAlAs生长期间减小CdZnSe层的任何组分的损 耗。然后在540°C下生长121nm厚的、掺杂有Si的InAlAs层的 其余部分，因此形成第一 CdZnSe/InAlAs反射镜偶。第二反射镜偶在 与第一反射镜偶相同的生长条件下生长。最后，在该结构体的顶部生 长5nm厚的 n-InGaAs覆盖层，其由 n型掺杂了 Si的 In0.53Ga0.47As构成。
X射线衍射
X射线衍射(XRD)使用Bede科学型QCla双晶衍射仪在校正 样本上进行，需确认InP基板上的InAlAs和CdZnSe层的组成为晶 格匹配的。生长两个独立的校正样本InP基板上的CdZnSe以及InP 基板上的InAlAs。
SEM
将如上所述方法制成的DBR反射镜横截开，并且放在Hitachi S4700扫描电镜(SEM)下检查。图2为所述样本的扫描电子显微图。 该显微图示出InP基板10、InAlAs缓冲层20、第一CdZnSe层30、 第一 InAlAs层40、第二 CdZnSe层50、第二 InAlAs层60、以及 InGaAs覆盖层70。该显微图示出CdZnSe和InAlAs层的厚度值分 别为大约142nm和116nm，略微薄于预期值。
反射率 如上所述方法制成的DBR反射镜的反射率，使用Perkin-Elmer Lambda 900 UV/VIS/NIR光度计测量。所得的数据呈现于图3中，即 迹线A。对于2对的CdZnSe/InAlAs DBR反射镜，峰值反射率为 1.45 Pm处的66%。该反射镜的反射率基于通过使用由SEM得到的 厚度值所作的转移矩阵计算而模拟得出。(关于转移矩阵计算的更多 内容，请参见Theodor Tamir编， "Guided-Wave Optoelectroncs"， 第2版，Springer-Verlag)。如图3所示，模拟曲线(图3中的迹 线B)与实验数据很好地相符。图3还示出两个对比III-V/III-VDBR 的作为波长的函数的模拟反射率2对的InGaAsP/InP (迹线C)以 及2对的AlGaAsSb/AlAsSb DBR (迹线D)。对于2对的 AlGaAsSb/AlAsSb DBR反射镜，反射率仅为46%，而对于2对的 InGaAsP/InP反射镜，反射率仅为40%。与目前可用的具有类似厚度 的长波长DBR相比，根据本发明所述的DBR显示具有极大地改善 的反射率。由此数据所作的外推表明，具有95%的反射率的DBR可 用15对或更少对的层来实现。
实例2
InP上的AlInAs/BeZnTe/AlInAs的生长
将(001)InP基板晶片传送进超高真空(UHV)分子束外延(MBE)室， 所述室配备有As有阀裂化室、以及Al和In Knudsen泻流室。将 InP基板在As过压下加热，直到天然氧化物被解吸。用光学高温计 测量的氧化物解吸温度为大约56(TC。反射高能电子衍射(RHEED)图 案(在氧化物脱离时)从(1X1)变化至(2X4)，表征V族封端的表面。
在RHEED图案过渡至(2X4)之后，将基板温度减小至介于500 °C和530°C之间，以便于标称晶格匹配的AlInAs的生长。在富As 的V-III通量比下，AlInAs的生长速率为大约lpn/hr。
在AlInAs层生长之后，在As过压下将基板温度减小至小于 300°C，以形成过量As表面。在此时，将基板移出第一 MBE室，并
且通过UHV管道传送至装备有Be、 Zn、和Te Knudsen湾流室的第 二 MBE室。
在传送进第二 MBE室时，将基板加热至过量As被解吸的温度 (大约360°C)，留下呈现(2X4)RHEED图案的As封端的表面。在 此室中，温度通过分析基板加热器的辐射穿过InP基板的透射频谱来 间接地测量。InP的能带隙的温度依赖性、因而频谱的吸收边缘是已知 的。
在AlInAsRHEED过渡至(2X4)之后，将基板冷却至大约300°C， 此时开始标称晶格匹配的BeZnTe的生长。在富Te的VI-II通量比 下，BeZnTe的生长速率为大约0.8pm/hr，其呈现(2X l)RHEED图案。
在BeZnTe层的生长之后，将基板从第二 MBE室移除，并且 通过UHV管道传送回第一 MBE室。在传送进第一 MBE室时，将 基板加热至AlInAs生长温度(介于500°C和530°C之间)。在介 于350°C禾B 450 °C之间的中间温度下，将BeZnTe表面暴露于As 通量。当基板温度达到AlInAs生长温度时，第二 AlInAs层以与第 一 AlInAs层相同的速率和源通量生长。
在不背离本发明的范围和原则的前提下，本发明的各种修改和更 改对本领域内的技术人员来说将是显而易见的，并且应该理解，本发 明不应不当地限于上文所述示例性实施例。
权利要求
1.一种层状构造，其包括InP基板；以及II-VI和III-V材料的交替层；包括CdZnSe的II-VI材料和包括InAlAs或AlInGaAs的III-V材料；其中所述II-VI材料为CdxZn1-xSe，其中x介于0.47和0.57之间但不包括0.47和0.54之间的x。
2. —种层状构造，其包括 InP基板；以及II-VI和III-V材料的交替层所述交替层的材料选自下列包括BeZnTe或BeMgZnTe的II- VI材料和包括 InAlAs的 III-V材料；包括 CdZnSe或 CdMgZnSe的II-VI材料和包括InAlAs的III-V材料；或包括 ZnSeTe的II-VI材料和包括InAlAs的III-V材料；其中所述III-V 材料为InyAVyAs，其中y介于0.47和0.57之间但不包括0.47和 0.52之间的y。
3. —种层状构造，其包括 InP基板；以及II-VI和III-V材料的交替层；包括ZnSeTe的II-VI材料和包括InAlAs或AlInGaAs的III- V材料。
4. 根据权利要求1、2或3所述的层状构造，其中所述II-VI和III-V材料的交替层与所述InP基板晶格匹配或与所述InP基板假 曰曰曰=>
5. 根据权利要求1、2或3所述的层状构造，其中所述II-VI和 III-V材料的交替层中的至少一个与所述InP基板直接接触。
6. 根据权利要求1、 2或3所述的层状构造，所述层状构造另 外包括夹置在所述InP基板与所述II-VI和III-V材料的交替层之间 的层。
7. 根据权利要求1、2或3所述的层状构造，其中所述II-VI和 III-V材料的交替层形成一个或多个分布的布拉格反射器(DBR)。
8. 根据权利要求7所述的层状构造，其中所述分布的布拉格反 射器(DBR)在1微米至2微米范围内的波长处具有最大反射率。
9. 根据权利要求7所述的层状构造，其中每个DBR均包括不 超过15对的II-VI和III-V材料的交替层并且具有95%或更大的 反射率。
10. 根据权利要求2所述的层状构造，其中所述n-vi材料为CdxZni—xSe，其中x介于0.47和0.57之间。
11. 根据权利要求i或3所述的层状构造，其中所述in-v材料为IiyUpyAs，其中y介于0.47和0.57之间。
12. 根据权利要求1、 2或3所述的层状构造，其中所述II-VI 和III-V材料具有介于约lOOnm和约200nm之间的平均厚度。
13. —种激光器，其包括根据权利要求1、 2或3所述的层状构造。
14. 一种光电探测器，其包括根据权利要求1、 2或3所述的层 状构造。
全文摘要
本发明提供一种层状构造，所述层状构造包括InP基板以及II-VI和III-V材料的交替层。II-VI和III-V材料的所述交替层典型地与所述InP基板晶格匹配或假晶。典型地，所述II-VI材料选自CdZnSe、CdMgZnSe、BeZnTe、或BeMgZnTe合金，并且最典型地为Cd<sub>x</sub>Zn<sub>1-x</sub>Se，其中x介于0.55和0.57之间。典型地，所述III-V材料选自InAlAs或AlInGaAs合金，并且最典型地为InP或In<sub>y</sub>Al<sub>1-y</sub>As，其中y介于0.53和0.57之间。所述层状构造可形成一个或多个分布的布拉格反射器(DBR)。在另一方面，本发明提供一种层状构造，所述层状构造包括InP基板以及具有95％或更大的反射率的分布的布拉格反射器(DBR)，所述反射器包括不超过15层的外延半导体材料对。在另一方面，本发明提供包括层状构造的激光器或光电探测器。
文档编号H01S5/02GK101341022SQ200680048486
公开日2009年1月7日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年12月20日
发明者孙晓光, 托马斯·J·米勒, 迈克尔·A·哈斯 申请人:3M创新有限公司