專利名稱：復(fù)合量子點(diǎn)器件及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子器件、光電子器件和納米器件，特別是涉及一種利用量子點(diǎn)和二維電子氣的復(fù)合結(jié)構(gòu)制備的復(fù)合量子點(diǎn)器件及制備方法。
美國專利(專利號為6010934)公布了利用量子點(diǎn)(也稱島)來制備單電子晶體管的方法。這種器件實(shí)際上是一種量子點(diǎn)器件，可用來制備出高密度集成的單電子晶體管的電路。美國專利(專利號為6054349)公布了另外一種可實(shí)現(xiàn)單電子動作的量子點(diǎn)器件，有時稱為單電子器件。這兩種量子點(diǎn)器件都主要由量子點(diǎn)和電極構(gòu)成。美國專利申請?zhí)枮?010934中公開的是量子點(diǎn)由硅材料組成，因硅為非間接帶隙，它不能用于光電器件，只可用在微電子電路上。而美國專利申請?zhí)枮?054349的量子點(diǎn)由金屬材料構(gòu)成，也不能用于光電器件，只可用在微電子電路上。由于這兩種量子點(diǎn)器件的結(jié)構(gòu)簡單，它們的功能都非常單一，只用于單電子器件及電路的制備中。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明所提供的復(fù)合量子點(diǎn)器件，包括以高摻雜的導(dǎo)電的GaAs作為襯底，利用分子束外延方法在其襯底上按順序制備出摻雜的緩沖層、半導(dǎo)體GaAs隔離層、InAs量子點(diǎn)層和在InAs量子點(diǎn)層上覆蓋GaAs蓋冒層，在襯底的蓋冒層表面制備出電極，在襯底背后沉積AuGeNi作為器件背柵；其特征是還包括在緩沖層上制備一層具有10-100個周期的AlGaAs/GaAs超晶格勢壘層、一層δ-Si摻雜層；所述的蓋冒層作為薄的肖特基隧穿勢壘層，其厚度為2nm-8nm。
所述的GaAs緩沖層厚度為100nm-2.0μm。
所述的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘層厚度為10nm-10μm；其中Al0.3Ga0.7As厚度為1nm-500nm，GaAs為1nm-5nm。
所述的δ-Si摻雜層，摻雜后的載流子面密度為1.0×1011cm-2-1.0×1013cm-2。
所述的半導(dǎo)體GaAs隔離層厚度為2nm-100nm。
所述的量子點(diǎn)層的厚度為0.6-0.9納米，采用InAs材料；其中量子點(diǎn)的有效直徑大小為3nm-100nm，量子點(diǎn)的密度為1.0×109cm-2-1.0×1013cm-2。
所述的金屬電極的大小是長1μm-1mm×寬1μm-1mm，電極間的間隔為1μm-100mm。
本發(fā)明提供的制備復(fù)合量子點(diǎn)器件的方法，包括以下步驟1.使用摻Si的n型的(001)取向GaAs作為襯底，利用分子束MBE方法按順序在襯底上生長以下各層(a)100nm-2.0μm GaAs緩沖層；(b)10nm-10μm厚的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘層，包括摻雜或不摻雜兩種，共10-100個周期；其中Al0.3Ga0.7As厚度為1nm-500nm，GaAs為1nm-5nm；(c)δ-Si摻雜層，摻雜后的載流子面密度為1.0×1011cm-2-1.0×1013cm-2；(d)2nm-100nm厚的GaAs層即半導(dǎo)體隔離層；(e)InAs量子點(diǎn)層；其中量子點(diǎn)的有效直徑大小為3nm-100nm，量子點(diǎn)的密度為1.0×109cm-2-1.0×1013cm-2；量子點(diǎn)是在襯底旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)的條件下生長的，InAs淀積量為1.8ML，沉積的襯底溫度為300℃-640℃；(f)2nm-8nm GaAs蓋冒層即半導(dǎo)體蓋冒層；2.將步驟1制備的材料生長完后從MBE生長室中取出后，立即制備背柵；其中具體工藝條件為襯底背后利用熱蒸發(fā)沉積30nm-3μm厚的AuGeNi合金，并在200℃-520℃退火5-300秒，作為背柵；3.和制備表面電極在襯底的蓋冒層表面勻膠、曝光、顯影和定影，然后，采用真空蒸發(fā)制備一層20nm-1μm厚的Au層，經(jīng)剝離后形成3個電極，形成肖特基接觸，進(jìn)行器件封裝，可任選電極兩個電極作為器件工作時的歐姆接觸引線，為密集型量子點(diǎn)器件。背柵9用來調(diào)節(jié)量子點(diǎn)中的電子數(shù)、二維電子氣的濃度、量子點(diǎn)和二維電子氣的隧穿耦合等。
其中每個金屬電極的大小是長1μm-1mm×寬1μm-1mm，電極間的間隔為1μm-100mm。
本發(fā)明器件包括兩類器件(1)量子點(diǎn)密集型器件；(2)量子點(diǎn)稀疏型器件。對于量子點(diǎn)密集型器件，量子點(diǎn)間會有很強(qiáng)的橫向耦合作用，器件的電輸運(yùn)特性主要由量子點(diǎn)的橫向耦合控制。對于量子點(diǎn)稀疏型器件，由于量子點(diǎn)間的間距很大，電子要通過橫向量子點(diǎn)耦合輸運(yùn)幾乎不可能，器件的電輸運(yùn)特性主要由量子點(diǎn)的充放電和量子點(diǎn)與二維電子氣的隧穿決定。
本發(fā)明的量子點(diǎn)器件的正常工作有兩個基本條件1)量子點(diǎn)和二維電子氣的距離為2納米-100納米。若距離小于2納米，量子點(diǎn)和二維電子氣不能在空間分開；距離大于100納米，量子點(diǎn)和二維電子氣層不能有電子的交換，即二維電子氣層中的電子不能隧穿到量子點(diǎn)中，量子點(diǎn)中的電子不能隧穿到二維電子氣層中。2)薄的肖特基隧穿壘層的厚度為1納米-100納米。若厚度小于1納米，蓋冒層不能保護(hù)并蓋住量子點(diǎn)層，量子點(diǎn)的共振隧穿和沖放電都難發(fā)生。若厚度大于100納米，蓋冒層的隧穿電流太小而使器件處于斷開狀態(tài)。
本發(fā)明復(fù)合量子點(diǎn)器件是一種既可用在微電子電路，也可用在光電子集成上的新型量子點(diǎn)器件。它是有量子點(diǎn)、二維電子氣和薄的肖特基隧穿壘層構(gòu)成的復(fù)合量子點(diǎn)器件，具有發(fā)光、光探測、開關(guān)、放大和存儲等多種功能，可分別用作發(fā)光管、光探測器、隧穿二極管、場效應(yīng)晶體管和存儲器等，也可用作它們之間的一種組合，具有性能穩(wěn)定、可控和應(yīng)用廣等優(yōu)點(diǎn)。
該器件在電子由量子點(diǎn)進(jìn)入金屬或由金屬進(jìn)入量子點(diǎn)的過程(電子由量子點(diǎn)進(jìn)入二維電子氣或由二維電子氣進(jìn)入量子點(diǎn)的過程與此類似)中，部分電子可能被量子點(diǎn)俘獲，這個過程是由量子點(diǎn)的能級和量子點(diǎn)處的費(fèi)米能級的相對位置決定的。電子可從電極或由二維電子氣通過隧穿或熱激活方式進(jìn)入量子點(diǎn)。一旦量子點(diǎn)俘獲電子即充電后，量子點(diǎn)的靜電勢能將會被抬高。每當(dāng)一個電子充入量子點(diǎn)時，會使該量子點(diǎn)的靜電勢能增加。由泊松方程的經(jīng)典解可知當(dāng)量子點(diǎn)俘獲兩個電子時，其周圍的靜電勢將增加至少～50meV。這樣，每個充電的量子點(diǎn)都相當(dāng)于一個獨(dú)立的庫侖島，對流過的電流有阻礙作用。當(dāng)量子點(diǎn)沒有充電時，電子可通過量子點(diǎn)輸運(yùn)，也可通過量子點(diǎn)中間的間隙輸運(yùn)。當(dāng)量子點(diǎn)充電后，會對周圍的電子產(chǎn)生排斥，電子很難從量子點(diǎn)中通過，而是被迫從量子點(diǎn)間的窄通道通過，并且，量子點(diǎn)中充入的電子越多，量子點(diǎn)對周圍電子的排斥力越大，電子可以通過的通道就越窄。隨著量子點(diǎn)處于充電或放電的狀態(tài)的不同，在相同外加偏壓下，流過充電量子點(diǎn)的電流比未充電時小，出現(xiàn)電流遲滯回路，而且量子點(diǎn)中充入的電子越多，電流就越小，遲滯回路面積越大。但是當(dāng)外加偏壓很小的時候，曲線來回重合，不出現(xiàn)電流遲滯回路，這是因?yàn)橥饧有∑珘簳r，電子很難被量子點(diǎn)俘獲，或者即使量子點(diǎn)俘獲電子，充放電的電子數(shù)也很小，對電流的影響不大，所以可以忽略量子點(diǎn)的充放電效應(yīng)。這種電流遲滯回路是由肖特基勢壘中InAs量子點(diǎn)的充電和放電效應(yīng)引起的。當(dāng)表面電極偏壓較大時，這種存儲效應(yīng)更明顯。因此，這種量子點(diǎn)器件在大偏壓下可用作存儲器。
考慮電子從金屬到量子點(diǎn)再到二維電子氣的過程。當(dāng)外界偏壓達(dá)到一定時，量子點(diǎn)外的金屬費(fèi)米能級與量子點(diǎn)的能級一致，通過量子點(diǎn)的電子會發(fā)生共振隧穿，使流過器件的電流突增，出現(xiàn)臺階結(jié)構(gòu)。或者當(dāng)二維電子氣的能級與量子點(diǎn)的能級一致時，器件電流突增，也出現(xiàn)臺階結(jié)構(gòu)。電子從二維電子氣到量子點(diǎn)再到金屬的過程與此類似。由于量子點(diǎn)的充放電效應(yīng)，即使是在同一偏壓下，量子點(diǎn)中俘獲的電子數(shù)也不一樣，這導(dǎo)致了量子點(diǎn)能級位置的不同。當(dāng)量子點(diǎn)中存儲的電子數(shù)較多時，量子點(diǎn)的能級被抬升到較高位置，外加偏壓較大時才能發(fā)生共振隧穿效應(yīng)；當(dāng)量子點(diǎn)中存儲的電子數(shù)較少時，量子點(diǎn)的能級抬升的較低，這時只需要較小的偏壓就可以引起共振隧穿效應(yīng)。所以對于填充了多電子的量子點(diǎn)來說臺階結(jié)構(gòu)偏向大偏壓部分，對于填充了少電子的量子點(diǎn)來說臺階結(jié)構(gòu)偏向小偏壓部分。因此，這種量子點(diǎn)器件可用作共振隧穿器件、隧穿二極管等。
在光照下這種器件的輸運(yùn)電流會增大，增大的原因?yàn)?1)當(dāng)有光照射半導(dǎo)體器件時，會產(chǎn)生光生載流子，增大了二維電子氣的載流子濃度，從而使所對應(yīng)的二維電子氣的電阻可能減小。(2)由于量子點(diǎn)的散射，量子點(diǎn)器件的遷移率一般小于105cm2/Vs，二維電子氣的濃度也小于5×1011cm-2。由于二維電子氣的濃度很稀薄，溝道中的電子數(shù)很少，電子一般只在基態(tài)能級上分布，這時的載流子遷移率主要受量子點(diǎn)的散射影響。光照后，二維電子氣的濃度增加，增強(qiáng)了電子對量子點(diǎn)散射的屏蔽作用，提升了遷移率，相當(dāng)于減小了二維電子氣的電阻值。(3)光照對量子點(diǎn)的作用也是不可忽略的，光照產(chǎn)生電子空穴對。由于電子空穴對的隧穿速率的不同，光照會改變量子點(diǎn)的沖放電狀態(tài)。因而，這種量子點(diǎn)器件可用作光敏感器件和光探測器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供的制備復(fù)合量子點(diǎn)器件的方法為了避免歐姆接觸制備過程中沉積金屬向量子點(diǎn)的滲透而引起量子點(diǎn)質(zhì)量的蛻變，在這里采用薄的肖特基接觸代替常規(guī)的歐姆接觸作為器件的電極，在InAs量子點(diǎn)層上僅生長了2nm-8nm厚的GaAs蓋冒層，使電子很容易隧穿通過肖特基勢壘進(jìn)入量子點(diǎn)。小偏壓下的I-V測量結(jié)果表明這種薄層的肖特基接觸的確可用來取代常規(guī)的歐姆接觸而作為器件的引線。三端電測量結(jié)果表明量子點(diǎn)間的橫向耦合控制了量子點(diǎn)器件的電輸運(yùn)特性。其二用薄的肖特基隧穿壘作為歐姆接觸引線簡化了器件制備過程，使器件對光照更敏感，從而使器件有更更廣泛的應(yīng)用，如用作敏感器件和光探測器。本發(fā)明量子點(diǎn)器件中的量子點(diǎn)和二維電子氣在空間上分開，其中的電子可有背柵分別調(diào)控。因而它們可分別獨(dú)立并可在不同時間內(nèi)分開工作，形成不同功能的隧穿二極管、場效應(yīng)晶體管。量子點(diǎn)和二維電子氣可相互作用，形成存儲器等。
總之，本發(fā)明的量子點(diǎn)器件具有以下優(yōu)點(diǎn)1)多功能性，2)多功能的獨(dú)立控制性，3)制備簡單，4)穩(wěn)定、可靠。
圖2是密集型量子點(diǎn)器件的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是稀疏型量子點(diǎn)器件的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是有單光子探測功能的量子點(diǎn)器件的結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)示1-半導(dǎo)體蓋冒層2-量子點(diǎn)層3-半導(dǎo)體層4-摻雜層5-襯底與緩沖層6-第一電極7-第二電極8-第三電極9-背柵10-超晶格勢壘
(b)器件材料生長完后從MBE生長室中取出后，立即制備背柵9和表面電極6、7和8。具體過程為襯底背后利用熱蒸發(fā)沉積300納米厚的AuGeNi合金并在420℃退火30秒，作為背柵9。
(c)在襯底蓋冒層表面勻膠、曝光、顯影和定影，蒸發(fā)200納米厚的Au層，經(jīng)剝離后形成電極6、7和8，形成肖特基接觸。每個金屬電極的大小是300μm×300μm，電極間的間隔為50μm。器件封裝后，即為密集型量子點(diǎn)器件?？扇芜x電極6、7和8中的兩個電極作為器件工作時的歐姆接觸引線，背柵9用來調(diào)節(jié)量子點(diǎn)中的電子數(shù)、二維電子氣的濃度、量子點(diǎn)和二維電子氣的隧穿耦合等。
為避免歐姆接觸制備過程中沉積金屬向量子點(diǎn)的滲透而引起量子點(diǎn)質(zhì)量的蛻變，在這里采用薄的肖特基接觸代替常規(guī)的歐姆接觸作為器件的電極。在InAs量子點(diǎn)層上僅生長了4nm厚的GaAs蓋冒層，使電子很容易隧穿通過肖特基勢壘進(jìn)入量子點(diǎn)。小偏壓下的I-V測量結(jié)果表明這種薄層的肖特基接觸的確可用來取代常規(guī)的歐姆接觸而作為器件的引線。三端電測量結(jié)果表明量子點(diǎn)間的橫向耦合控制了量子點(diǎn)器件的電輸運(yùn)特性。
實(shí)施例2本實(shí)施例中制作的器件結(jié)構(gòu)參照圖3，器件的結(jié)構(gòu)是由分子束MBE方法生長的，現(xiàn)結(jié)合器件的制作方法對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述(a)使用摻Si的n+的(001)取向GaAs襯底，器件結(jié)構(gòu)在襯底上自下而上包括1.0μm n+-GaAs緩沖層，其摻雜濃度為1.0×1018cm-3，襯底與緩沖層在圖3中表示為5；700nm厚的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘10，其中Al0.3Ga0.7As厚度為5nm，GaAs為2nm，共100周期；一層δ-Si摻雜層4，摻雜后的載流子面密度為4.8×1011cm-2；5nm厚的GaAs半導(dǎo)體隔離層3；InAs量子點(diǎn)層2厚度為0.9納米，3nm厚GaAs蓋冒層即半導(dǎo)體蓋冒層1。量子點(diǎn)是在襯底無旋轉(zhuǎn)的條件下生長的，InAs淀積量為1.3ML，沉積的襯底溫度為390℃，量子點(diǎn)的有效直徑大小為17納米，量子點(diǎn)的密度為1.3×1010cm-2。
(b)器件材料生長完后從MBE生長室中取出后，立即制備背柵9；具體過程為襯底背后利用熱蒸發(fā)沉積500納米厚的AuGeNi合金并在380℃退火20秒，作為背柵9。
(c)和制備表面電極6、7和8在襯底表面勻膠、曝光、顯影和定影后，蒸發(fā)300納米厚的Au層，經(jīng)剝離后形成電極6、7和8，形成肖特基接觸。每個金屬電極的大小是300μm×300μm，電極間的間隔為50μm。器件封裝后，即為稀疏型量子點(diǎn)器件?？扇芜x電極6、7和8中的兩個電極作為器件工作時的歐姆接觸引線，背柵9用來調(diào)節(jié)量子點(diǎn)中的電子數(shù)、二維電子氣的濃度、量子點(diǎn)和二維電子氣的隧穿耦合等。
實(shí)施例3本實(shí)施例中制作的器件結(jié)構(gòu)參照圖4，器件的結(jié)構(gòu)是由分子束MBE方法生長的，現(xiàn)結(jié)合器件的制作方法對其進(jìn)行詳細(xì)的描述使用了摻Si的n+的(001)取向GaAs襯底，器件結(jié)構(gòu)在襯底上自下而上包括2.0μm GaAs緩沖層；70nm厚的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘10，其中Al0.3Ga0.7As厚度為5nm，GaAs為2nm，共10周期；一層δ-Si摻雜層4，摻雜后的載流子面密度為1.4×1011cm-2；4nm厚的GaAs層即半導(dǎo)體隔離層3；InAs量子點(diǎn)層2厚度為0.8納米，4nmGaAs蓋冒層即半導(dǎo)體蓋冒層1。量子點(diǎn)是在襯底旋轉(zhuǎn)的條件下生長的，InAs淀積量為1.2ML，沉積的襯底溫度為400℃，量子點(diǎn)的有效直徑大小為15納米，量子點(diǎn)的密度為2.3×1010cm-2。器件材料生長完后從MBE生長室中取出后，立即制備背柵9和表面電極6、7和8。具體過程為襯底背后利用熱蒸發(fā)沉積300納米厚的AuGeNi合金并在420℃退火30秒，作為背柵9。在襯底表面勻膠、曝光、顯影和定影后，蒸發(fā)15納米厚的Au層，經(jīng)剝離后形成電極6、7和8，形成肖特基接觸。每個金屬電極的大小是300μm×300μm，電極間的間隔為50μm。器件封裝后，即為稀疏型量子點(diǎn)器件。可任選電極6、7和8中的兩個電極作為器件工作時的歐姆接觸引線，背柵9用來調(diào)節(jié)量子點(diǎn)中的電子數(shù)、二維電子氣的濃度、量子點(diǎn)和二維電子氣的隧穿耦合等。電極6、7和8的Au層厚度為15納米，實(shí)際上是一種半透明電極，主要是減少電極對光的反射，增強(qiáng)光的透射，提高量子點(diǎn)對光的吸收。這量子點(diǎn)器件可作為光的探測器。
實(shí)施例4將實(shí)施例3中的電極8的電極尺寸減小到納米量級，并將電極外的量子點(diǎn)腐蝕掉后，該量子點(diǎn)器件可作為單光子的探測器，如圖4所示。具體步驟為按實(shí)施例3生長完器件材料并制備完背柵9；在襯底表面光刻后，蒸發(fā)15納米厚的Au層，經(jīng)剝離后形成電極6、7和8，形成肖特基接觸。每個金屬電極的大小是30μm×30μm，電極間的間隔為50μm。電極6、7和8作為掩膜，利用化學(xué)濕法腐蝕腐蝕掉電極外的量子點(diǎn)，其腐蝕深度為50納米。器件封裝后，即為稀疏型量子點(diǎn)器件?？扇芜x電極6、7和8中的兩個電極作為器件工作時的歐姆接觸引線，背柵9用來調(diào)節(jié)量子點(diǎn)中的電子數(shù)、二維電子氣的濃度、量子點(diǎn)和二維電子氣的隧穿耦合等。這量子點(diǎn)器件可作為單光子的探測器。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合量子點(diǎn)器件，包括以高摻雜的導(dǎo)電的GaAs作為襯底，利用分子束外延方法在其襯底上按順序制備出摻雜的緩沖層、半導(dǎo)體GaAs隔離層、InAs量子點(diǎn)層和在InAs量子點(diǎn)層上覆蓋GaAs蓋冒層，在襯底的蓋冒層表面制備出電極，在襯底背后沉積AuGeNi作為器件背柵；其特征是在緩沖層上制備一層具有10-100個周期的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘層、一層δ-Si摻雜層和一層厚度為2nm-8nm GaAs層作為薄的肖特基隧穿勢壘層。
2.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件，其特征是所述的GaAs緩沖層厚度為100nm-2.0μm。
3.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件，其特征是所述的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘層厚度為10nm-10μm；其中Al0.3Ga0.7As厚度為1nm-500nm，GaAs為1nm-5nm。
4.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件，其特征是所述的δ-Si摻雜層，摻雜后的載流子面密度為1.0×1011cm-2-1.0×1013cm-2。
5.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件，其特征是所述的半導(dǎo)體GaAs隔離層厚度為2nm-100nm。
6.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件，其特征是所述的量子點(diǎn)層的厚度為0.6-0.9納米，其中量子點(diǎn)的有效直徑大小為3nm-100nm，量子點(diǎn)的密度為1.0×109cm-2-1.0×1013cm-2。
7.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件，其特征是所述的金屬電極的大小是長1μm-1mm×寬1μm-1mm，電極間的間隔為1μm-100mm。
8.一種制備權(quán)利要求1所述的復(fù)合量子點(diǎn)器件的方法，包括以下步驟(1)使用摻Si的n型的(001)取向GaAs作為襯底，利用分子束MBE方法按順序在襯底上生長a.100nm-2.0μm GaAs緩沖層；b.10nm-10μm厚的Al0.3Ga0.7As/GaAs超晶格勢壘層，包括摻雜或不摻雜；其中Al0.3Ga0.7As厚度為1nm-500nm；c.GaAs為1nm-5nm；δ-Si摻雜層，摻雜后的載流子面密度為1.0×1011cm-2-1.0×1013cm-2；d.2nm-100nm厚的GaAs層即半導(dǎo)體隔離層；e.InAs量子點(diǎn)層；其中量子點(diǎn)的有效直徑大小為3nm-100nm，量子點(diǎn)的密度為1.0×109cm-2-1.0×1013cm-2；f.2nm-8nm GaAs蓋冒層即半導(dǎo)體蓋冒層；量子點(diǎn)是在襯底旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)的條件下生長的，InAs淀積量為1.8ML，沉積的襯底溫度為300℃-640℃；(2)將步驟1制備的材料生長完后從MBE生長室中取出后，立即制備背柵；其中具體工藝條件為襯底背后利用熱蒸發(fā)沉積30nm-3μm厚的AuGeNi合金，并在200℃-520℃退火5-300秒，作為背柵；(3)和制備表面電極在襯底的蓋冒層表面勻膠、曝光、顯影和定影，然后，采用真空蒸發(fā)制備一層20nm-1μm厚的Au層，經(jīng)剝離后形成3個電極，形成肖特基接觸，進(jìn)行器件封裝，可任選電極中兩個電極作為器件工作時的歐姆接觸引線，為復(fù)合量子點(diǎn)器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了復(fù)合量子點(diǎn)器件及其制備方法。該器件包括以高摻雜的導(dǎo)電的GaAs作為襯底，利用分子束外延方法在其襯底上按順序制備出摻雜的緩沖層、半導(dǎo)體GaAs隔離層、InAs量子點(diǎn)層和在InAs量子點(diǎn)層上覆蓋一層薄的GaAs蓋冒層，在襯底的蓋冒層表面制備出電極，在襯底背后沉積AuGeNi作為器件背柵；還包括在緩沖層上制備一層AlGaAs/GaAs超晶格勢壘層、一層δ－Si摻雜層；該器件采用常規(guī)方法制備，它由量子點(diǎn)、二維電子氣和薄的肖特基隧穿壘層等結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一種復(fù)合量子點(diǎn)器件，具有發(fā)光、光探測、開光、放大和存儲等多種功能，可分別用作發(fā)光管、光探測器、隧穿二極管、場效應(yīng)晶體管和存儲器等，也可用作它們之間的一種組合。具有性能穩(wěn)定、可控和應(yīng)用廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B82B1/00GK1464563SQ02123459
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者竺云, 王太宏 申請人:中國科學(xué)院物理研究所