1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 太赫兹技术重点实验室，上海 200050
2 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室，上海 200083
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
5 查尔姆斯理工大学 微技术与纳米科学系，哥德堡 SE-41296
本工作在GaP/Si衬底上基于In0.83Al0.17As异变缓冲层实现了InAs/In0.83Al0.17As量子阱的生长。研究了GaxIn1-xP和GaAsyP1-y递变缓冲层对量子阱结构材料性能的影响。采用GaxIn1-xP组分渐变缓冲层的样品X射线衍射倒易空间衍射峰展宽更小，表明样品中的失配位错更少。两个样品均在室温下实现了中红外波段的光致发光，而采用GaxIn1-xP组分渐变缓冲层的样品在不同温度下都具有更高的光致发光强度。这些结果表明在GaP/Si复合衬底上采用阳离子混合的渐变缓冲层对生长中红外InAs 量子阱结构具有相对更优的效果。
量子阱 GaP/Si 异变缓冲层 中红外 quantum wells GaP/Si metamorphic buffer mid-infrared
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
4 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
研究了In0.83Al0.17As/In0.52Al0.48As数字递变异变缓冲层结构(DGMB)的总周期数对2.6 μm延伸波长In0.83Ga0.17As光电二极管性能的影响.实验表明, 在保持总缓冲层厚度不变的情况下, 通过将在InP衬底上生长的In0.83Al0.17As/In0.52Al0.48As DGMB结构的总周期数从19增加到38, 其上所生长的In0.83Ga0.17As/In0.83Al0.17As光电二极管材料层的晶体质量得到了显著改善.对于在总周期数为38的DGMB上外延的In0.83Ga0.17As光电二极管, 观察到其应变弛豫度增加到99.8％, 表面粗糙度降低, 光致发光强度和光响应度均增强, 同时暗电流水平被显著抑制.这些结果表明, 随着总周期数目的增加, DGMB可以更有效地抑制穿透位错的传递并降低残余缺陷密度.
数字递变 异变 缓冲 光电探测器 digital-grading metamorphic buffer InGaAs InGaAs photodetectors
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 信息功能材料国家重点实验室, 上海 200050
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
利用气态源分子束外延技术在InP衬底上生长了包含InAlAs异变缓冲层的In0.83Ga0.17As外延层.使用不同生长温度方案生长的高铟InGaAs和InAlAs异变缓冲层的特性分别通过高分辨X射线衍射倒易空间图、原子力显微镜、光致发光和霍尔等测量手段进行了表征.结果表明, InAlAs异变缓冲层的生长温度越低, X射线衍射倒易空间图(004)反射面沿Qx方向的衍射峰半峰宽就越宽, 外延层和衬底之间的倾角就越大, 同时样品表面粗糙度越高.这意味着材料的缺陷增加, 弛豫不充分.对于生长在具有相同生长温度的InAlAs异变缓冲层上的In0.83Ga0.17As外延层, 采用较高的生长温度时, X射线衍射倒易空间图(004)反射面沿Qx方向的衍射峰半峰宽较小, 77 K 下有更强的光致发光, 但是表面粗糙度会有所增加.这说明生长温度提高后, 材料中的缺陷得到抑制.
分子束外延 InAlAs异变缓冲层 生长温度 molecular beam epitaxy InGaAs InGaAs InAlAs metamorphic buffer growth temperature
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Communication and Lightwave Technologies, Ministry of Education, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876
2 Institute of Continuing Education, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876
Top-illuminated metamorphic In0.53Ga0.47As p-i-n photodetectors are grown on the ultrathin low-temperature InP buffered GaAs substrates. Photodetectors with the 300-nm-thick In0.53Ga0.47As absorption layer show a typical responsivity of 0.12 A/W to 1.55-micron optical radiation, corresponding to an external quantum efficiency of 9.6%. Photodetectors with the active area of 50*50 (microns) exhibit the -3 dB bandwidth up to 6 GHz. These results are very encouraging for the application of this metamorphic technology to opto-electronic integrated circuit (OEIC) devices.
异质外延 低温InP缓冲层 GaAs In0.53Ga0.47As 异变p-i-n光探测器 230.5160 Photodetectors 250.3140 Integrated optoelectronic circuits 310.1860 Deposition and fabrication Chinese Optics Letters
2007, 5(6): 358
