一种直接带隙Ge薄膜的制备方法及层叠结构

摘要

本发明提供一种直接带隙Ge薄膜的制备方法及层叠结构，所述制备方法是首先在GaAs衬底上分别外延出InxGa1-xAs层和Ge层，其中，0.223﹤x≤1，并使InxGa1-xAs层的厚度不超过其生长在GaAs衬底上的临界厚度，使Ge层的厚度不超过其生长在InxGa1-xAs层上的临界厚度，以制备出Ge薄膜的样品；接着，对样品进行氦离子或氢离子注入，并使离子的峰值分布在所述InxGa1-xAs层与GaAs衬底相结合的界面下10nm～1000nm，然后对样品进行快速热退火以得到弛豫的InxGa1-xAs层和张应变Ge薄膜；依据InxGa1-xAs层的弛豫度得出InyGa1-yAs中In组分y，并在Ge层上外延出InyGa1-yAs层以减少样品中的缺陷密度，最后在InyGa1-yAs层上再外延顶层Ge薄膜，并使顶层Ge薄膜的厚度不超过其生长在所述InyGa1-yAs层上的临界厚度，以制备出直接带隙Ge薄膜。

主权项

一种直接带隙Ge薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤：1)提供一GaAs衬底，在所述GaAs衬底上分别外延出InxGa1‑xAs层和Ge层，所述InxGa1‑xAs层中In组分x为0.223＜x≤1，并使所述InxGa1‑xAs层的厚度不超过其生长在所述GaAs衬底上的临界厚度，使所述Ge层的厚度不超过其生长在所述InxGa1‑xAs层上的临界厚度，以制备出Ge薄膜的样品；2)对所述样品进行氦离子或氢离子注入，并使氦离子或氢离子的峰值分布在所述InxGa1‑xAs层与GaAs衬底相结合的界面下10nm～1000nm，然后对所述样品进行快速热退火，退火后得到弛豫的InxGa1‑xAs层和张应变Ge薄膜；3)测量所述InxGa1‑xAs层的弛豫度，依据所述弛豫度得出InyGa1‑yAs中In组分y，并在所述Ge层上外延出InyGa1‑yAs层，以进一步减少所述样品中的缺陷密度，然后在所述InyGa1‑yAs层上再外延出一顶层Ge薄膜，并使所述顶层Ge薄膜的厚度不超过其生长在所述InyGa1‑yAs层上的临界厚度，以制备出直接带隙Ge薄膜。