InAs/GaAs1-xSbx量子点结构

本发明涉及半导体量子点器件领域，具体涉及一种inas/gaas1-xsbx量子点结构。

背景技术：

1、目前，inas量子点因其独特的电学和光学性能在量子点激光器、量子点近红外探测器、中间能带太阳能电池、量子点场效应晶体管等光电、光伏和微电子领域极具应用前景。现有技术主要利用gaassb作为inas量子点和gaas盖层之间的缓冲材料，从而能够拓展量子点结构的吸收波段，但是由于此时电子和空穴波函数发生空间分离，量子点结构的光吸收系数较小，不利于量子点结构在光电和光伏器件中的应用，因此如何在拓展量子点结构的吸收波段的同时提高光吸收系数是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、(一)技术方案

2、鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明的实施例提供一种inas/gaas1-xsbx量子点结构，其特征在于，包括n个叠加生长的inas/gaas1-xsbx量子点层，其中，每个inas/gaas1-xsbx量子点层包括：inas量子点层；gaas1-xsbx梯度调制盖层，生长在inas量子点层表面，用以调制inas量子点的应力和光吸收，gaas1-xsbx梯度调制盖层中sb的含量沿所述gaas1-xsbx梯度调制盖层在所述inas量子点层上的生长方向线性递减；gaas间隔层，生长在gaas1-xsbx梯度调制盖层表面，其中，n为大于等于1的整数。

3、可选地，每个inas/gaas1-xsbx量子点层中，gaas1-xsbx梯度调制盖层包括：gaas1-xsbx底缓变单元：为gaas1-xsbx梯度调制盖层在inas量子点层上的生长方向上的底层单元，生长在所述inas量子点层的表面；gaas1-xsbx中间缓变单元：为gaas1-xsbx梯度调制盖层在inas量子点层上的生长方向上的中间单元，生长在gaas1-xsbx底缓变单元表面；gaas1-xsbx顶缓变单元：为gaas1-xsbx梯度调制盖层在inas量子点层上的生长方向上的顶部单元，生长在gaas1-xsbx中间缓变单元表面。

4、可选地，gaas1-xsbx底缓变单元为单层结构，gaas1-xsbx中间缓变单元为多层结构，gaas1-xsbx顶缓变单元为单层结构；其中，gaas1-xsbx中间缓变单元的层数包括3～8。

5、可选地，gaas1-xsbx底缓变单元、gaas1-xsbx中间缓变单元和gaas1-xsbx顶缓变单元的每一层都包括有一个不同的x值。

6、可选地，gaas1-xsbx底缓变单元的x值的范围包括0.35～0.45。

7、可选地，gaas1-xsbx中间缓变单元的x值的范围包括：0.13～0.44。

8、可选地，gaas1-xsbx顶缓变单元的x值的范围包括：0.12～0.16。

9、可选地，inas量子点层包括棱镜型量子点。

10、可选地，inas量子点层的生长模式包括s-k生长模式。

11、可选地，inas量子点层的量子点底部直径包括25nm～45nm，量子点的高度包括3nm～8nm。

12、(二)有益效果

13、本发明设计了一种inas/gaas1-xsbx量子点结构，通过设置gaas1-xsbx梯度调制盖层，可以有效缓解因晶格常数不匹配而导致的应变积累并且提高量子点光吸收系数，并有效延长量子点的激发或吸收截止波长。

技术特征：

1.一种inas/gaas1-xsbx量子点结构，其特征在于，包括n个叠加生长的inas/gaas1-xsbx量子点层，其中，每个所述inas/gaas1-xsbx量子点层包括：

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，每个所述inas/gaas1-xsbx量子点层中，所述gaas1-xsbx梯度调制盖层(11)包括：

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述gaas1-xsbx底缓变单元(111)为单层结构，所述gaas1-xsbx中间缓变单元(112)为多层结构，所述gaas1-xsbx顶缓变单元(113)为单层结构，其中，所述gaas1-xsbx中间缓变单元(112)的层数包括3～8。

4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述gaas1-xsbx底缓变单元(111)、所述gaas1-xsbx中间缓变单元(112)和所述gaas1-xsbx顶缓变单元(113)的每一层都包括有一个不同的x值。

5.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述gaas1-xsbx底缓变单元(111)的x值的范围包括：0.35～0.45。

6.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述gaas1-xsbx中间缓变单元(112)的x值的范围包括：0.13～0.44。

7.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述gaas1-xsbx顶缓变单元(113)的x值的范围包括：0.12～0.16。

8.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述inas量子点层(10)包括棱镜型量子点。

9.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述inas量子点层(10)的生长模式包括s-k生长模式。

10.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述inas量子点层(10)的量子点底部直径包括25nm～45nm，量子点的高度包括3nm～8nm。

技术总结
本发明提供一种InAs/GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;量子点结构，包括n个叠加生长的InAs/GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;量子点层，其中，每个InAs/GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;量子点层包括：InAs量子点层；GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;梯度调制盖层，生长在InAs量子点层表面，用以调制InAs量子点的应力和光吸收，GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;梯度调制盖层中Sb的含量沿所述GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;梯度调制盖层在所述InAs量子点层上的生长方向线性递减；GaAs间隔层，生长在GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;梯度调制盖层表面，其中，n为大于等于1的整数。本发明提供的InAs/GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;量子点结构有效缓解了InAs/GaAs<subgt;1‑x</subgt;Sb<subgt;x</subgt;量子点结构的应变积累并提高了光吸收系数，可以广泛应用于量子点激光器、量子点近红外探测器以及中间能带太阳能电池领域。

技术研发人员：王晓东,包怡迪,刘雯,毛旭,刘庆,陈啸岭,杨富华
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15