中科院半导体研究所

 

近日，中科院半导体研究所超晶格国家重点实验室牛智川研究员领导的分子束外延(MBE)课题组徐应强、郝瑞亭、周志强、任正伟等人采用分子束外延技术，成功地在GaAs衬底上生长出高质量GaSb厚膜材料和2－3微米波段InAs/GaSb超晶格材料。这是国内首次用分子束外延技术在GaAs衬底上生长出短周期InAs/GaSb超晶格。

 

据悉，利用分子束外延生长高质量GaAs基GaSb体材料和InAs/GaSb超晶格材料技术，为下一步制造价格便宜、性能可靠的N-GaAs/P-GaSb热光伏电池、新一代焦平面多色红外探测器件等提供了重要的技术基础。上述进展已经引起国内相关单位的重视。课题组将积极联合开展相关器件的研究工作，力争在较短的时间内在器件方面获得新突破。

 

中科院半导体所超晶格室分子束外延课题组充分意识到这一研究方向重要的科学价值和巨大的应用前景，于2005年开展了GaAs基分子束外延生长GaSb材料和InAs/GaSb超晶格材料的研究工作，他们利用一台旧的分子束外延设备，首先开展了分子束外延生长GaAs基低位错密度GaSb厚膜材料的研究，采用AlSb过渡材料突破了GaAs基上生长GaSb体材料的难题，掌握了生长速率、五族元素和三族元素束流比等核心生长参数的优化技术，保证b外延层表面平整度和内部低位错密度。在此基础上，他们进一步开展有重要应用价值的InAs/GaSb超晶格材料的生长研究。针对In-As，Ga-Sb原子间结合能差别较大，外延中存在InSb或GaAs界面这一主要问题，通过在生长过程中采用分子束增强外延法，有效减小了超晶格材料与GaSb材料间的张应变，使得InAs/GaSb间可以有效形成InSb界面，成功生长出高质量InAs/GaSb超晶格材料。通过一系列深入系统的研究，掌握了设计和生长不同周期InAs/GaSb 超晶格来获得不同光电响应波长的核心专利技术。