GaSbBi薄膜的分子束外延生长

摘要

将少量的Bi原子凝入GaSb中,能够使价带顶升高,降低导带底,使禁带宽度变窄,拓展发光波长,在2-5μm中红外波段有很大的应用潜力,为GaSb基激光器能带结构的设计提供了一种新的解决途径.由于Sb和Bi是Ⅴ族中紧相邻的两种元素,在GaSbBi薄膜的合成过程中,Sb与Bi竞争十分激烈,生长高Bi组分的GaSbBi薄膜一直是一项世界难题.现在对于GaSbBi的生长研究还没有像GaAsBi的那样多.目前,已经报道的提高Bi组分的方法有降低生长温度、降低生长速率和增加Bi的束流,但对Sb压对Bi组分的影响还没有人研究过.我们采用DCA P600固态分子束外延设备生长了GaSbBi材料。首先将n型GaSb衬底在660 oC 脱氧，然后生长200nm 的GaSb 缓冲层，然后降低衬底温度，再生长280nm厚的GaSbBi外延层。我们研究了降低生长温度、增加Bi的束流，以及降低 Sb 压来提高Bi组分，成功获得最大Bi组分达 13 %的GaSbBi，室温发光波长达到3.0μm，对GaSbBi的生长规律、晶体结构、表面形貌和发光特性进行系统研究了。