【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低维半导体量子点材料，具体涉及一种inas-gaas量子点材料及其制备方法。
技术介绍
1、量子点(quantum dot)是一种重要的低维半导体材料，其具有把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。低维半导体材料的特征是通过控制尺寸来控制电子和光学特性，而不是改变材料的特性。自组装inas量子点的电子和空穴在三维方向上均受到限制，表现出量子化的电子态和高辐射复合效率。
2、砷化铟(inas)作为典型的ⅲ-ⅴ族半导体材料，在光电子、通讯等领域具有广泛的应用。作为新兴的量子点半导体材料，其还在单光子发光源，即单模量子光纤通讯的激光发光源，以及红外探测器、量子点太阳电池、量子信息处理等领域也具有潜在的应用价值。
3、inas量子点材料主要由分子束外延法(mbe)或金属有机化学气相沉积法(mocvd)制备得到。虽然量子点器件具有较大的优势，但如何获得高质量、高密度(1010～1011cm-2)的自组装量子点材料仍存在较大的挑战。
技术实现思路
1、量子点器件虽然具有较大的优势，其生长动力学研究已经取得了相当多的成果，但其自组装量子点的制备仍面临密度低、质量差等问题严重影响材料的发光性能，进而影响器件。为了充分利用量子点材料的优势，本专利技术提供一种inas-gaas量子点材料及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、本专利技术提供一种inas-gaas量子点材料的制备方法；所述inas-gaas
4、(1)于外延生长装置中，对gaas衬底进行原位退火处理；
5、(2)在gaas衬底上沉积gaas缓冲层；
6、(3)降温至inas量子点的生长温度，通入ⅲ族源和ⅴ族源，沉积inas量子点；所述生长温度为435～480℃；ⅴ/ⅲ比为5～335；所述沉积量为1.8～2.7ml；所述沉积的速率为0.023～0.277ml/s。
7、作为优选地实施方式，步骤(1)中，所述退火处理的温度≥650℃，更优选为650～700℃，所述退火处理的时间≥5分钟。
8、优选地，步骤(1)中，所述原位退火处理在持续通入ⅴ族源下实现；
9、优选地，所述ⅴ族源为ash3；
10、优选地，所述ⅴ族源以高纯氢气(h2)为载气；
11、在本专利技术的技术方案中，原位退火处理后能够去除衬底上的氧化层，经过去氧化层处理的衬底表面无杂质，且不存在氧原子的悬挂键，后续制备中可以避免外延层中引入非故意掺杂。
12、作为优选地实施方式，步骤(2)中，所述gaas缓冲层的厚度≥200nm，优选为200～500nm；在本专利技术的技术方案中，所述gaas缓冲层越厚，其表面质量越好；
13、优选地，所述沉积gaas缓冲层的方法为：600～700℃，通入ⅴ族源，沉积gaas缓冲层；
14、优选地，所述ⅴ族源为砷烷(ash3)；
15、优选地，所述ⅴ族源以高纯氢气(h2)为载气。
16、作为优选地实施方式，步骤(3)中，所述ⅲ族源为三甲基镓(tmga)和/或三甲基铟(tmin)；
17、和/或，所述ⅴ族源为砷烷(ash3)；
18、和/或，所述ⅲ族源和ⅴ族源以高纯氢气(h2)为载气。
19、在某些具体的实施方式中，所述步骤(3)沉积结束后，在ⅴ族源的保护下冷却，最后关闭ⅴ族源。
20、又一方面，本专利技术提供上述制备方法得到的inas-gaas量子点材料。
21、又一方面，本专利技术提供上述inas-gaas量子点材料在制备光探测器件、发光器件、太阳能电池器件和光通信中的应用。
22、上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
23、本专利技术使用金属有机化学气相沉积法(mocvd)，采用s-k自组装生长模式制备inas-gaas量子点材料。本专利技术通过生长温度、生长速率、ⅴ/ⅲ比、沉积量等参数的调整，提高了量子点材料的密度和质量。
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1.一种InAs-GaAs量子点材料的制备方法，其特征在于，所述InAs-GaAs量子点材料包括依次层叠的GaAs衬底层、GaAs缓冲层和InAs量子点层；所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述退火处理的温度≥650℃，更优选为650～700℃，所述退火处理的时间≥5分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述原位退火处理在持续通入Ⅴ族源下实现。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Ⅴ族源为砷烷；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述GaAs缓冲层的厚度≥200nm，优选为200～500nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述沉积GaAs缓冲层的方法为：600～700℃，通入Ⅴ族源，沉积GaAs缓冲层。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述Ⅴ族源为砷烷；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述Ⅲ族源为三甲
9.权利要求1-8任一所述的制备方法得到的InAs-GaAs量子点材料。
10.权利要求9所述的InAs-GaAs量子点材料在制备光探测器件、发光器件、太阳能电池器件和光通信中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种inas-gaas量子点材料的制备方法，其特征在于，所述inas-gaas量子点材料包括依次层叠的gaas衬底层、gaas缓冲层和inas量子点层；所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述退火处理的温度≥650℃，更优选为650～700℃，所述退火处理的时间≥5分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述原位退火处理在持续通入ⅴ族源下实现。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述ⅴ族源为砷烷；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述g...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海珠，张云，赵鑫，范杰，徐睿良，付曦瑶，马晓辉，
申请(专利权)人：长春理工大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：
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