申请/专利权人：北京大学

申请日：2024-01-10

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117535790B

主分类号：C30B25/08

分类号：C30B25/08;C30B25/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2024.03.01#实质审查的生效;2024.02.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于声表面波原位注入的分子束外延生长台及其实现方法。本发明的分子束外延生长台包括声表面波发生器和供电支架；本发明的分子束外延生长台能够直接应用于真空分子外延生长设备中生长半导体晶体，供电支架为表面波发生基底以无线射频形式提供设定频率的交流电信号，在分子外延生长的过程中原位产生声表面波，从而实现声表面波辅助的半导体晶体的分子束外延生长；并且，压电半导体薄膜采用具有良好耐热性的材料，能够在高温正常工作；本发明设计的结构能够很好与当前商用分子外延生长设备兼容，在无需改装生长腔体的情况下原位产生声表面波，从而辅助分子外延生长。

主权项：1.一种基于声表面波原位注入的分子束外延生长台，所述基于声表面波原位注入的分子束外延生长台放置在分子束外延生长装置中的生长腔内，生长腔内真空，其特征在于，所述基于声表面波原位注入的分子束外延生长台包括：声表面波发生器和供电支架；声表面波发生器放置在供电支架上；声表面波发生器包括基底、压电半导体薄膜、接触电极、声表面波驻波发生器、声表面波行波发生器、声表面波反射壁和声表面波吸收壁；其中，基底为平板状，基底的边缘形状与生长腔的内壁形状一致；压电半导体薄膜覆盖在基底的上表面；压电半导体薄膜的上表面位于xy平面，以声表面波的传播方向为x轴，与x轴垂直的方向为y轴，与压电半导体薄膜的上表面垂直的方向为z轴，z轴的正方向为从基底的下表面指向压电半导体薄膜的上表面，压电半导体薄膜的上表面中心为坐标轴的中心；在压电半导体薄膜的上表面沿x轴的两端分别设置接触电极，一对接触电极关于y轴对称，接触电极与压电半导体薄膜之间设置绝缘层；在一对接触电极之间设置声表面波反射壁，声表面波反射壁的上表面中心位于xy平面的中心，且关于x轴对称，沿x轴的长度大于声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器的长度；在压电半导体薄膜的上表面且沿y轴位于声表面波反射壁的两侧分别设置声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器，声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器的对称轴平行于x轴；在压电半导体薄膜的上表面且沿y轴位于声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器的外侧分别设置声表面波吸收壁，声表面波吸收壁沿x轴的长度大于声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器的长度；一对接触电极连接至声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器；声表面波驻波发生器包括位于中间的驻波叉指电极以及分别位于驻波叉指电极两端的驻波布拉格反射栅；声表面波行波发生器包括行波叉指电极、行波布拉格反射栅和声表面波耗散器；其中，沿x轴方向，行波叉指电极位于中间，行波布拉格反射栅和声表面波耗散器分别位于行波叉指电极的两端，声表面波耗散器沿y轴的宽度大于行波叉指电极的宽度；在压电半导体薄膜上不设置有接触电极、行波和驻波叉指电极、行波和驻波布拉格反射栅、声表面波耗散器、声表面波反射壁以及声表面波吸收壁的表面作为半导体薄膜生长区；供电支架包括供电线圈、供电电极和绝缘支撑结构；其中，在绝缘支撑结构内设置供电线圈；在供电支架的表面设置一对互相绝缘的供电电极，一对供电电极的位置分别与一对接触电极的位置相对应；供电电极连接至供电线圈；声表面波发生器倒扣在供电支架上；一对供电电极分别与相对应的接触电极的表面接触，实现电学连接；在分子束外延生长装置中的生长室内，在声表面波发生器沿z轴的正方向上，设置两种生长源；供电线圈通过互感效应产生交流电信号，经过供电电极和接触电极传输至声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器中的驻波和行波叉指电极；交流电信号驱动驻波和行波叉指电极下方的压电半导体薄膜发生周期性振动，在压电半导体薄膜的表面产生驻波和行波的声表面波，驻波和行波以声表面波的形式注入至声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器内部的半导体薄膜生长区中；同时，位于生长室内的两种生长源在生长温度下向半导体薄膜生长区发射原子束和分子束，两种生长源的原子束和分子束接触到高温的半导体薄膜生长区的表面后，发生反应，在半导体薄膜生长区上生长半导体晶体；注入至半导体薄膜生长区中的声表面波，在声表面波驻波发生器和声表面波行波发生器中的半导体薄膜生长区中形成周期性的机械振荡，形成应力，应力影响新长出的半导体晶体的位置，从而实现对半导体晶体生长界面处的应力和晶核颗粒位置的精确调控；在生长半导体晶体的过程中，驻波的声表面波和行波的声表面波分别位于声表面波反射壁的两侧，声表面波反射壁阻止行波的声表面波和驻波的声表面波向对方区域传播；声表面波吸收壁吸收向压电半导体薄膜边缘传播的声表面波。

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百度查询： 北京大学 基于声表面波原位注入的分子束外延生长台及其实现方法

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