论文部分内容阅读
随着光通信技术的发展,全光网络和波分复用技术的应用已成为人们研究的热点,这些技术的实现都需要以新型通信光电子集成器件为基础。而新型通信光电子集成器件研究面临最突出的就是半导体材料的“异质兼容”问题。为了解决半导体材料的“异质兼容”问题,目前主要采用新型材料系的理论计算、晶片键合技术和大失配异质外延三类途径来实现。本论文围绕着基于InxGa1-xP组分渐变缓冲层的InP/GaAs异质外延开展了较为深入的研究,并在该研究的基础上尝试制备了GaAs基异变In0.53Ga0.47As PIN探测器,主要研究工作如下:1、利用低压金属有机化学气相外延（LP-MOCVD）技术,采用低温GaAs与低温组分渐变InxGa1-xP作为缓冲层,开展了InP/GaAs异质外延实验,重点对InxGa1-xP组分渐变缓冲层的生长条件进行优化。实验中,InxGa1-xP缓冲层采用线性渐变生长模式（其中X=0.49→1）,其优化后的生长温度（Tg）和渐变时间（Ramp Time）分别为450℃、500s,TEM测试表明该缓冲层厚度约为250nm。以此制备的1.2μm InP外延层DCXRDω-2θ和ω扫描的半高全宽（FWHM）分别为380arcsec和446arcsec;2、采用生长条件优化后的低温GaAs与低温组分渐变InxGa1-xP作为缓冲层进行InP/GaAs异质外延,并在正常InP外延层中插入生长一层厚度约为48nm的In0.53Ga0.47As体材料,测得了样品的室温PL谱峰值波长为1643nm,半高全宽为60meV;3、在基于低温InxGa1-xP组分渐变缓冲层的InP/GaAs异质外延基础上,应用本课题组之前的相关研究成果,采用在正常InP外延层300nm处插入生长15周期的InP/Ga0.1In0.9P应变超晶格（SLS）方法来进一步提高InP/GaAs异质外延的晶体质量。以此制备的1.2μmInP外延层DCXRDω-2θ和ω扫描的半高全宽（FWHM）分别为315arcsec和340arcsec。通过在InP外延层上生长10周期的In0.53Ga0.47As/InP MQWs结构,测得了样品的室温PL谱峰值波长为1570nm,半高全宽为35.4meV;其TEM图像显示SLS有效地阻挡了穿透位错在外延层中的延伸;4、利用基于低温InxGa1-xP组分渐变缓冲层加Ga0.1In0.9P/InP应变超晶格的InP/GaAs异质外延工艺,在GaAs衬底上尝试制备了异变In0.53Ga0.47As PIN光探测器。由于实验参数还有待进一步优化,相关工作正在进行中。