一种制备高密度氮化镓量子点有源层结构的方法

摘要

一种制备高密度氮化镓量子点有源层结构的方法，步骤如下：1)在GaN模板或其它半导体薄膜表面沉积一层SiO2或SiNx介质薄膜材料，厚度为10～50nm，将PS和PMMA混合共聚物涂刷至介质薄膜表面，清洗PMMA后获得PS纳米柱图形，采用等离子体刻蚀将PS纳米柱图形转移至介质薄膜层上；将纳米柱图形制备如下参数：面密度达到0.8～1.0×1011cm-2；2)采用反应离子刻蚀将纳米柱点阵图形转移至SiNx或SiO2介质薄膜层，去掉聚苯乙烯获得可供MOCVD二次生长GaN纳米点结构的模板；3)GaN基量子点结构生长，GaN量子点结构发射强烈的蓝紫光，用于制作高效率发光二极管(LED)和激光器(LD)光电子器件中有源层结构。

主权项

一种嵌段共聚物纳米光刻技术制备高密度氮化镓量子点有源层结构的方法，其特征是以嵌段共聚物光刻制作出纳米柱点阵图形的GaN模板，在所述GaN模板上利用MOCVD二次外延生长GaN层，通过生长参数控制获得高密度尺寸分布的GaN量子点结构：步骤如下：1)采用嵌段共聚物光刻技术在模板上制备高密度纳米柱点阵图形，首先在高质量的GaN模板或其它半导体薄膜表面沉积一层SiO2或SiNx介质薄膜材料，介质薄膜的典型厚度为10～50nm，将PS和PMMA混合共聚物涂刷至介质薄膜表面，并加热至1000～1400摄氏度，清洗PMMA后获得PS纳米柱图形，采用等离子体刻蚀将PS纳米柱图形转移至介质薄膜层上；将纳米柱图形制备如下参数：直径为15～30nm，深度为10～20nm，面密度达到0.8～1.0×1011cm‑2；2)采用反应离子刻蚀(RIE)技术，通入CHF3和Ar混合气源进行刻蚀，将纳米柱点阵图形转移至SiNx或SiO2介质薄膜层，最后去掉聚苯乙烯PS点排列即获得可供MOCVD二次生长GaN纳米点结构的模板；3)GaN基量子点结构生长，利用MOCVD在前述具有SiNx或SiO2纳米柱点阵图形的GaN，模板上二次外延生长GaN或GaN/InGaN/GaN量子点结构，采用氮气(N2)或者氢气(H2)作为载气，以氨气(NH3)、三甲基镓(TMGa)和三甲基铟(TMIn)作为V和III源，生长温度控制在800至1150℃范围，生长时间控制在30至240s范围，生长压强控制在76至200Torr，反应气源V/III摩尔比控制在50至1000；GaN用三甲基镓(TMGa)源，InGaN同时用三甲基镓(TMGa)和三甲基铟源。