專利名稱：提高自組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的材料結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指 一 種 提高自組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的材料結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
自組織量子點(diǎn)在光電子器件，如激光器、探測器、
光存儲等方面顯示出誘人的應(yīng)用刖學(xué)理論預(yù)曰與
半導(dǎo)體量子阱激光器相比，利用子點(diǎn)、作為有源區(qū)的
半導(dǎo)體激光器將具有極低的閾值電流、極高的特征溫
度、咼的微分增益和極窄的譜線寬度然而，到巨刖
為止，半導(dǎo)體量子點(diǎn)、激光益在室溫下的工作性質(zhì)還遠(yuǎn)
遠(yuǎn)沒有達(dá)到理論預(yù)期的水平而量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)的溫
度穩(wěn)定性對于實(shí)現(xiàn)旦 里子占激光器的室溫工作是至關(guān)重
要的，為使量子點(diǎn)材料有更好的發(fā)光溫度穩(wěn)定性，可
采取下面這種結(jié)構(gòu)■通過生長咼勢壘材料作為載流子限制層來提咼光
學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性該結(jié)構(gòu)通過提高勢壘高度可以更
好地將載流子限制在量子點(diǎn)中，降低其通過浸潤層躍
遷的幾率，提高量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性該結(jié)
構(gòu)的缺點(diǎn)、是:通過提咼勢壘高度來改善光學(xué)性質(zhì)溫度
穩(wěn)定性的效果有限，旦溫度超過載流子可以躍遷勢
壘的臨界溫度時溫度穩(wěn)定性便會大f隔下降c

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的巨的在于，提供種提高自組織量子點(diǎn)
光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的材料結(jié)構(gòu)，其可以提高量子點(diǎn)
材料的光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性
本發(fā)明提供種提咼白組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度
禾急定性的材料結(jié)構(gòu)，苴 z 、特征在于，其中包括
—襯底；
緩沖層該緩沖層制作在襯底上面，該緩沖層
的作用是屏蔽來白襯底的缺陷和使生長平面平整；
一量子阱層，該量子阱層制作在緩沖層上面，該
阱層在勢壘層上生長時產(chǎn)生應(yīng)力弛豫，并將這一
應(yīng)力弛豫導(dǎo)入上面的:量子點(diǎn)層，,使浸潤層厚度減?。?br> 勢壘層，該勢壘層制作在量子阱層上面，該勢
壘層對量子點(diǎn)、層中的載流子起限制作用，防止其由于熱激發(fā)躍遷而導(dǎo)致的量子點(diǎn)材料光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性 的下降；
一量子點(diǎn)層，該量子點(diǎn)層制作在勢壘層上面，該 量子點(diǎn)層受激發(fā)時產(chǎn)生電子一空穴對，輻射復(fù)合發(fā)光；
一蓋層，該蓋層制作在量子點(diǎn)層上面，該蓋層的 作用是改變量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，增大其基態(tài)和激發(fā)態(tài) 的能級間距。
3中所選用的襯底的材料是砷化鎵。
中所述緩沖層的材料是砷化鎵。
其中所述子阱層的材料是砷化銦鎵。
中所述勢壘層的材料是砷化鎵。
中所述子點(diǎn)層的材料是砷化銦。
其中所述蓋層的材料是砷化鎵。
其中所述的在襯底上制作的緩沖層、量子阱層、
勢壘層、子點(diǎn)層、蓋層是采用分子束外延或金屬有
機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法生長的。
本發(fā)明的提高白組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性
的材料結(jié)構(gòu)，具有發(fā)光質(zhì)量好、光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性
好等優(yōu)點(diǎn)、適用于量子點(diǎn)激光器等需要光學(xué)性質(zhì)溫度
穩(wěn)定性的半導(dǎo)體光電子器件有源區(qū)的結(jié)構(gòu)、和該有源
區(qū)結(jié)構(gòu)的分子束夕卜延或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積等方法的生長。


為進(jìn) 一 步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和具 體實(shí)例對其做進(jìn) 一 步的描述，其中
圖1是自組織量子點(diǎn)材料結(jié)構(gòu)示意圖2是自組織1:子點(diǎn)材料的光致發(fā)光半咼寬溫度
" 並 i曰 o
具體實(shí)施例方式
請結(jié)合參閱圖l，本發(fā)明涉及 一 種自組織量子點(diǎn)
材料結(jié)構(gòu)， 其中包括:
一襯底6，該襯底6的材:料是砷化鎵;
緩沖層1，該緩沖層i制作在襯底6上，該緩
沖層1的作用是屏蔽來自襯底6的缺陷和使生長平面
平整，該緩沖層1的厚度是i00納米，該緩沖層1
的材料是砷化鎵;
量子阱層2，該量子阱層2制作在緩沖層1上
面，由于該量子阱層2的晶格常數(shù)大于其上面的勢壘
層3，在勢壘層3生長時可以產(chǎn)生應(yīng)力弛豫，并將這
一應(yīng)力弛豫導(dǎo)入量子點(diǎn)層4 ，導(dǎo)致此時量子點(diǎn)、層4在砷化銦浸潤層厚度較小時便開始,，v 成點(diǎn)、，因此，原先以
浸潤層為中間通道進(jìn)行的載流子在不同尺寸量子占 "、、之
間的隧穿便難以進(jìn)行，量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)溫度.穩(wěn)定性
便得以改，該量子阱層2的厚度是5納米，該量子
阱層2的材料是砷化銦鎵
一勢壘層3，該勢壘層3制作在量子阱層2上面，
該勢壘層3對1:子點(diǎn)層4中的載流子起限制作用防
止由于激發(fā)躍遷而導(dǎo)致的量子點(diǎn)材料光學(xué)性質(zhì)溫
度穩(wěn)定性的下降，該勢壘層3的厚度是3納米，該勢
壘層的材料是砷化鎵
量子點(diǎn)層4，該量子點(diǎn)層4制作在勢壘層3上
面，該量子點(diǎn)、層4受激發(fā)時產(chǎn)生電子一空穴對，輻射
復(fù)合發(fā)光，該子點(diǎn)、層4的材料是砷化銦:
芏 血層5，該圭 皿層5制作在量子點(diǎn)層4上面該
全 皿層5的作用是改變量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，增大其基態(tài)
和激發(fā)態(tài)的能級間距，該蓋層5的厚度是1 l〕納米，該芏 皿層5的材料是砷化鎵 ，
其中所述的在襯底6上制作的緩沖層1、量子阱
層2、勢壘層3、量子點(diǎn)層4、 蓋層 5 是采用分子束
外延金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法生長的，
按以上實(shí)施方式生長的自組織量子點(diǎn)材料的光致
發(fā)光半咼寬溫度;並 l曰請結(jié)合參閱圖2 ，可以看到半咼寬隨溫度升咼幾乎不變，表現(xiàn)出良好的光學(xué)性質(zhì)溫度
穩(wěn)定性圖2中還給出了符合常規(guī)半高寬隨溫度變化
規(guī)律的對照樣叩光致發(fā)光半高寬溫度譜，可以看到
半咼寬隨溫度升高出現(xiàn)先下降后上升的現(xiàn)象,
本發(fā)明采用提高自組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定
性的材料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的自組織量子點(diǎn)材料，員有發(fā)光
質(zhì)量好、光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。適用于量子
點(diǎn)、激光器等需要光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的半導(dǎo)體光電子
班 益件有源區(qū)的結(jié)構(gòu)、和該有源區(qū)結(jié)構(gòu)的分子束外延或
金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積等方法的生長。
權(quán)利要求
1、一種提高自組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的材料結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中包括一襯底；一緩沖層，該緩沖層制作在襯底上面，該緩沖層的作用是屏蔽來自襯底的缺陷和使生長平面平整；一量子阱層，該量子阱層制作在緩沖層上面，該量子阱層在勢壘層上生長時產(chǎn)生應(yīng)力弛豫，并將這一應(yīng)力弛豫導(dǎo)入其上面的量子點(diǎn)層，使浸潤層厚度減??；一勢壘層，該勢壘層制作在量子阱層上面，該勢壘層對量子點(diǎn)層中的載流子起限制作用，防止其由于熱激發(fā)躍遷而導(dǎo)致的量子點(diǎn)材料光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的下降；一量子點(diǎn)層，該量子點(diǎn)層制作在勢壘層上面，該量子點(diǎn)層受激發(fā)時產(chǎn)生電子-空穴對，輻射復(fù)合發(fā)光；一蓋層，該蓋層制作在量子點(diǎn)層上面，該蓋層的作用是改變量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，增大其基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能級間距。
全文摘要
一種提高自組織量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的材料結(jié)構(gòu)，包括一襯底；一緩沖層制作在襯底上，其作用是屏蔽來自襯底的缺陷和使生長平面平整；一量子阱層制作在緩沖層上面，以生長時產(chǎn)生應(yīng)力弛豫，并將這一應(yīng)力弛豫導(dǎo)入其上面的量子點(diǎn)層，使浸潤層厚度減??；一勢壘層制作在量子阱層上面，該勢壘層對量子點(diǎn)層中的載流子起限制作用，防止其由于熱激發(fā)躍遷而導(dǎo)致的量子點(diǎn)材料光學(xué)性質(zhì)溫度穩(wěn)定性的下降；一量子點(diǎn)層制作在勢壘層上面，該量子點(diǎn)層受激發(fā)時產(chǎn)生電子—空穴對，輻射復(fù)合發(fā)光；一蓋層制作在量子點(diǎn)層上面，該蓋層的作用是改變量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，增大其基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能級間距。
文檔編號H01S5/343GK101308888SQ20071009914
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者王占國, 燦 金, 鵬 金 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所