【技术实现步骤摘要】
本公开涉及半导体，特别涉及一种半导体量子阱结构及其制备方法。
技术介绍
1、氮化镓半导体发光二极管和激光器具有体积小、效率高、寿命长、响应速率快等优点，在生物、医疗、通讯、显示、照明等领域有着极大的应用前景。ingan/gan型多量子阱作为提高氮化镓光电子器件电光转换效率的有源层，其结构和生长质量对器件性能十分重要。近些年来，氮化镓发光器件的发光波长范围逐渐增大，从蓝光覆盖到了绿光，甚至到黄光区域，相应的ingan/gan多量子阱需要更高的铟组分。
2、高铟组分的ingan/gan多量子阱给器件的各项性能指标和制备工艺带来了一定的挑战。一方面，ingan阱层和gan垒层之间的失配应力随着铟组分的提高而增大，导致在阱层中产生较大的压电极化场，产生量子限制斯塔克效应(quantum confined stark effect，简称qcse)，从而引起量子阱能带弯曲，qcse效应使得电子和空穴波函数在量子阱空间分离，大幅降低辐射复合效率，也会导致器件发光波长漂移。另一方面，铟组分的增加还会导致ingan阱层发生相分离，使得铟组分在阱层面内分布不均匀。
技术实现思路
1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体量子阱结构及其制备方法。
2、第一方面，本公开实施例提供了一种半导体量子阱结构的制备方法，包括：
3、在衬底的一侧形成n型半导体层；
4、在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构，所述多量子阱结构包括
5、在多量子阱结构背向衬底的一侧形成p型半导体层。
6、在一些实施例中，在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构的步骤包括：交替执行形成量子垒层的步骤和形成量子阱层的步骤；
7、形成量子垒层的步骤包括：
8、生成垒层基础层的步骤：在第一中间产品结构上生成一垒层材料薄膜，以得到垒层基础层，所述第一中间产品结构至少包括所述衬底和所述n型半导体层；
9、生成垒层调制层的步骤：在所述垒层基础层上持续生长垒层材料，并同时控制所述衬底以第一旋转速度进行旋转以及控制第一极化脉冲激光的光斑以第一直线运动速度从所述垒层基础层表面的中心沿着预设直线指向方向朝所述垒层基础层表面的边缘运动，以诱导形成第一凸起条纹，得到垒层调制层；
10、形成量子阱层的步骤包括：
11、生成阱层基础层的步骤：在第二中间产品结构上生长一阱层材料薄膜，得到阱层基础层，所述第二中间产品结构至少包括所述衬底、所述n型半导体层和至少一层量子垒层；
12、生成阱层调制层的步骤：在所述垒层基础层上持续生长阱层材料，并同时控制所述衬底以第二旋转速度进行旋转以及控制第二极化脉冲激光的光斑以第二直线运动速度从所述阱层基础层表面的中心沿着所述预设直线指向方向朝所述阱层基础层表面的边缘运动，以诱导形成第二凸起条纹，得到阱层调制层；
13、其中，第一极化脉冲激光和第二极化脉冲激光中之一为s极化脉冲激光，另一为p极化脉冲激光。
14、在一些实施例中，所述第一旋转速度为n1转/分钟，所述第一极化脉冲激光的光斑的直径为d1毫米，所述第一直线运动速度为v1毫米/分钟，其中n1、d1和v1满足：v1＝d1/n1；
15、和/或，所述第二旋转速度为n2转/分钟，所述第二极化脉冲激光的光斑的直径为d2毫米，所述第二直线运动速度为v2毫米/分钟，其中n2、d2和v2满足：v2＝d2/n2。
16、在一些实施例中，所述第一极化脉冲激光的单个光子能量为所述垒层基础层材料的能带带隙的0.95～1.05倍，且所述第一极化脉冲激光的单位面积能量密度低于所述垒层基础层材料的烧蚀阈值；
17、和/或，所述第二极化脉冲激光的单个光子能量为所述阱层基础层材料的能带带隙的0.95～1.05倍，且所述第二极化脉冲激光的单位面积能量密度低于所述阱层基础层材料的烧蚀阈值。
18、在一些实施例中，在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构的步骤基于薄膜沉积设备来实现，所述薄膜沉积设备包括：极化脉冲激光装置、反应腔、托盘和调光窗口，所述托盘位于所述反应腔内且能够进行旋转，所述极化脉冲激光装置设置于所述反应腔之外，所述调光窗口位于所述反应腔的顶部，所述极化脉冲激光装置配置为能够朝所述调光窗口射出p极化脉冲激光或s极化脉冲激光，所述调光窗口配置为能够调整所入射p极化脉冲激光或s极化脉冲激光的出光方向；
19、生成垒层基础层的步骤具体包括：控制承载有第一中间产品结构的托盘进行转动，向所述反应腔内通入垒层生长用气体，控制极化脉冲激光装置不输出脉冲激光，以在第一中间产品上生成出一垒层材料薄膜，得到垒层基础层；
20、生成垒层调制层的步骤具备包括：控制承载有第一中间产品结构的托盘以第一旋转速度进行转动，控制极化脉冲激光装置输出第一极化脉冲激光，以及通过调光窗口控制第一极化脉冲激光的出光方向并使得第一极化脉冲激光的光斑以第一直线运动速度从所述垒层基础层表面的中心沿着预设直线指向方向朝所述垒层基础层表面的边缘运动，以诱导形成第一凸起条纹，得到垒层调制层；
21、生成阱层基础层的步骤具体包括：控制承载有第二中间产品结构的托盘进行转动，向所述反应腔内通入阱层生长用气体，控制极化脉冲激光装置不输出脉冲激光，以在第二中间产品上生成出一阱层材料薄膜，得到阱层基础层；
22、生成阱层调制层的步骤具备包括：控制承载有第二中间产品结构的托盘以第二旋转速度进行转动，控制极化脉冲激光装置输出第二极化脉冲激光，以及通过调光窗口控制第一极化脉冲激光的出光方向并使得第一极化脉冲激光的光斑以第二直线运动速度从所述阱层基础层表面的中心沿着预设直线指向方向朝所述阱层基础层表面的边缘运动，以诱导形成第二凸起条纹，得到阱层调制层。
23、在一些实施例中，所述极化脉冲激光装置包括：
24、脉冲激光源，配置为能够产生脉冲激光；
25、滤光透镜，配置为将所述脉冲激光源所输出的脉冲激光转换为线偏振光；
26、分光棱镜，配置为将所述滤光透镜处所射出的线偏振光中的一部分进行透射得到s极化脉冲激光，另一部分进行反射得到p极化脉冲激光；
27、s极化脉冲激光传输控制光路，具有开启状态和关闭状态，配置为在处于开启状态时能够使得所述分光棱镜处所出射的s极化脉冲激光通过所述s极化脉冲激光传输控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体量子阱结构的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构的步骤包括：交替执行形成量子垒层的步骤和形成量子阱层的步骤；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一旋转速度为N1转/分钟，所述第一极化脉冲激光的光斑的直径为D1毫米，所述第一直线运动速度为V1毫米/分钟，其中N1、D1和V1满足：V1＝D1/N1；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一极化脉冲激光的单个光子能量为所述垒层基础层材料的能带带隙的0.95～1.05倍，且所述第一极化脉冲激光的单位面积能量密度低于所述垒层基础层材料的烧蚀阈值；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构的步骤基于薄膜沉积设备来实现，所述薄膜沉积设备包括：极化脉冲激光装置、反应腔、托盘和调光窗口，所述托盘位于所述反应腔内且能够进行旋转，所述极化脉冲激光装置设置于所述反应腔之外，所述调光窗口位于所述反应腔的顶部，所述极
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述极化脉冲激光装置包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，控制极化脉冲激光装置不输出脉冲激光的步骤具体包括：控制所述S极化脉冲激光传输控制光路和所述P极化脉冲激光传输控制光路均处于关闭状态；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述调光窗口为电控双折射光学晶体窗口。
9.根据权利要求1至8中任一所述的制备方法，其特征在于，所述垒层基础层的厚度为1～10nm，所述垒层调制层的厚度为2～10nm；
10.一种半导体量子阱结构，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一所述制备方法进行制备。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体量子阱结构的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构的步骤包括：交替执行形成量子垒层的步骤和形成量子阱层的步骤；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一旋转速度为n1转/分钟，所述第一极化脉冲激光的光斑的直径为d1毫米，所述第一直线运动速度为v1毫米/分钟，其中n1、d1和v1满足：v1＝d1/n1；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一极化脉冲激光的单个光子能量为所述垒层基础层材料的能带带隙的0.95～1.05倍，且所述第一极化脉冲激光的单位面积能量密度低于所述垒层基础层材料的烧蚀阈值；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述n型半导体层背向所述衬底的一侧形成多量子阱结构的步骤基于薄膜沉积设备来实现，所述薄膜沉积设备包括：极化脉冲激光装置、反应腔、托盘和调光窗口，所述托盘位...
【专利技术属性】
技术研发人员：印新达，张振峰，齐林，
申请(专利权)人：武汉鑫威源电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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