一种利用砷压调控砷化铟量子点发光波长的方法

本发明属于半导体材料领域，特别涉及一种利用砷压调控砷化铟量子点发光波长的方法。

背景技术：

1、随着全球数据吞吐量的不断增加，当代通信系统需要更快的传输速度、更宽的带宽以及更低的功耗。传统集成电路技术受制于铜互连的物理极限，无法满足这一需求，光互连成为解决当前芯片间互联速度瓶颈的新方案。通过将硅微电子电路和光源结合在同一芯片上，不仅可以实现高速、大带宽及低功耗的数据传输，还可以实现大规模、低成本的生产，在兼顾性能的同时还可以提高经济效益。

2、目前，限制硅光子芯片大规模应用的问题在于硅无法制成高效的光源。硅和锗由于自身间接带隙的性质很难制成高质量光源，而iii-v族材料凭借其直接带隙的性质，是制备高质量光源的理想材料。量子点中载流子的运动在三维尺度上都受到限制，因此产生特殊的能带结构并带来许多独特的物理效应，近年来受到的关注不断增加。与传统量子阱有源区相比，采用量子点作为有源区材料的激光器具有更高的增益、更低的阈值电流以及更长的使用寿命等优势。iii-v族量子点的种类有很多，砷化铟量子点凭借其自身独特的性质引起广泛关注。砷化铟为直接带隙材料，具有很高的辐射复合发光效率。同时，砷化铟和砷化镓的晶格失配为7.2％，易于在分子束外延中实现stranski-krastanov(s-k)生长模式。此外，砷化铟量子点的室温发光波长可以进行人工调控，能够实现对整个1.3μm波段的覆盖，该波段处于光纤通信窗口，因而在光通讯中具有巨大应用潜力。

3、当前，砷化铟量子点激光器的有源区基本采用dot-in-well(dwell)结构，该结构由两层砷化铟镓和包裹在中间的砷化铟量子点组成，通过这种结构能够将砷化铟量子点的发光波长调节到1.3μm波段。当前对于砷化铟量子点发光波长的调控方法有两种，包括改变量子点沉积厚度和改变砷化铟镓的组分，这两种方法都存在着各自的不足。采用改变量子点沉积厚度的方法对于量子点发光波长的调节能力有限，同时随着沉积厚度的增加会引入大量缺陷点，对材料发光性能及器件寿命产生影响。采用改变砷化铟镓组分的方法需要对三族生长速度进行调整，消耗时间对生长速度和材料组分进行校准，同时还需要对生长温度、沉积厚度等生长条件进行优化，耗费较多机时。如果发展一种方法只改变某一参数就能实现对量子点发光波长较大范围内的调控，同时不需要改变其他生长参数且对于材料性能不会带来负面影响，这对于科研和企业生产都有很重要的意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种利用砷压调控砷化铟量子点发光波长的方法，该方法，优点在于：1.波长调节范围较大；2.适应性广泛；3.应用便捷；4.准确可靠，对在实际应用中调控量子点的发光波长具有重要的意义。

2、本发明提供了一种利用砷压调控砷化铟量子点发光波长的方法，包括如下步骤：

3、(1)改变砷源炉阀门开度，测量绘制改变过程中的开度-束流曲线；

4、(2)固定样品生长温度，根据上述开度-束流曲线改变砷源炉阀门开度生长一批不同砷压的量子点样品；

5、(3)测量该批次样品的光荧光发光谱得到峰值发光波长信息，构建束流-峰值发光波长曲线；

6、(4)根据束流-峰值发光波长曲线计算得到目标波长所需要的砷压。

7、进一步的，随着砷源炉阀门开度的增加样品发光波长向长波方向发生移动。

8、进一步的，同一温度下不同砷压下生长样品的峰值发光波长不同，增大砷压生长样品的发光波长发生红移，减小砷压生长样品的发光波长发生蓝移。

9、有益效果

10、本发明利用砷化铟量子点发光波长随砷压变化发生改变的规律，通过分析测得的砷压-峰值发光波长曲线，从而得到生长目标发光波长砷化铟量子点样品所需要的砷压。优点在于：1.波长调节范围较大；2.适应性广泛；3.应用便捷；4.准确可靠，对在实际应用中调控量子点的发光波长具有重要的意义。

技术特征：

1.一种利用砷压调控砷化铟量子点发光波长的方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：随着砷源炉阀门开度的增加样品发光波长向长波方向发生移动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：同一温度下不同砷压下生长样品的峰值发光波长不同，增大砷压生长样品的发光波长发生红移，减小砷压生长样品的发光波长发生蓝移。

技术总结
本发明涉及一种利用砷压调控砷化铟量子点发光波长的方法，该方法利用砷化铟量子点发光波长随砷压变化发生改变的规律，通过分析测得的砷压‑峰值发光波长曲线，从而得到生长目标发光波长砷化铟量子点样品所需要的砷压。本发明对在实际应用中调控量子点的发光波长具有重要的意义。

技术研发人员：刘若涛,龚谦,张韵雯,王坤,吴健初
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25