InAs/InAsSb II类超晶格材料及其制备方法和红外波段探测器
阅读说明：本技术 InAs/InAsSb II类超晶格材料及其制备方法和红外波段探测器 (InAs/InAsSb II type superlattice material, preparation method thereof and infrared band detector ) 是由 杜鹏 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料及其制备方法和红外波段探测器。InAs/InAsSb II类超晶格材料,包括层叠设置的InAs层和InAsSb层；InAsSb层包括至少一个单分子层,每个单分子层均包括InAs部分和InSb部分。InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法：采用分子束外延方法在衬底上生长InAs层,然后在InAs层上生长InAsSb层。红外波段探测器,其吸收区材料包括InAs/InAsSb II类超晶格材料。本申请提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料,具有束缚态载流子效应,可以抑制俄歇效应和非辐射复合过程,达到提升超晶格材料发光性能的目的。(The invention provides an InAs/InAsSb II type superlattice material, a preparation method thereof and an infrared band detector. The InAs/InAsSb II type superlattice material comprises an InAs layer and an InAsSb layer which are arranged in a stacked mode; the InAsSb layer comprises at least one monolayer, each monolayer comprising an InAs portion and an InSb portion. The preparation method of the InAs/InAsSb II type superlattice material comprises the following steps: and growing an InAs layer on the substrate by adopting a molecular beam epitaxy method, and then growing an InAsSb layer on the InAs layer. The material of the absorption region of the infrared band detector comprises InAs/InAsSb II type superlattice material. The InAs/InAsSb II type superlattice material provided by the application has a bound state carrier effect, can inhibit an Auger effect and a non-radiative recombination process, and achieves the purpose of improving the luminescent performance of the superlattice material.)
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种InAs/InAsSb II类超晶格材料及其制备方法和红外波段探测器。
背景技术
InAs/InAsSb II类超晶格材料在红外波段探测器中具有极大应用潜力，是探测器重要的吸收区材料。其发光特性将极大影响上述光电子器件性能。
现阶段，InAs/InAsSb II类超晶格材料由于材料内部的As-Sb互换效应，导致Sb组分无法精确控制，且存在较强的俄歇复合效应，极大影响材料发光特性，限制探测器工作性能的提高。
如何精确控制Sb组分，抑制俄歇复合效应，降低InAs/InAsSb II类超晶格材料非辐射复合过程是本领域的研究的重点。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料及其制备方法和红外波段探测器，以解决上述问题。
为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠设置的InAs层和InAsSb层，所述InAs层和所述InAsSb层分别至少设置一层；
所述InAsSb层包括至少一个单分子层，每个所述单分子层均包括InAs部分和InSb部分。
需要说明的是，此处所指的组是指一个InAs层和与其叠置的一个InAsSb层组成的集合。InAsSb层可以是单分子层也可以是多个单分子层的叠加。
半导体合金材料中合金组分的随机波动(可以理解成组分的不均匀性)，会引起波动区域内势能分布的不均匀，在半导体整体的能带中，就会引入某几个特殊的能态。如果这种波段是整个合金的，那么这几个特殊的能态就会连到一起，形成一个新的，整体的态，就是所谓的束缚态。其具有束缚载流子的特性，可以捕获载流子，抑制其向非辐射复合中心的移动。最终提高半导体材料的发光性能。
在本申请提出的结构中，在InAsSb层设置InAs部分和InSb部分，InAs部分和InSb部分的排列方式将引入束缚态效应。这主要是因为这种基于一个分子层内的合金化方式，Sb的组分也是随机波动的，因此同样会引发束缚态载流子效应。
优选地，所述InAsSb层包括多个所述单分子层，多个所述单分子层内的InAs部分和InSb部分的占比相同或不同；
优选地，多个所述单分子层内的InAs部分和InSb部分的排布方式相同或不同。
当InAsSb层包括多个单分子层时，每个单分子层内InAs部分和InSb部分的占比，以及它们的排布方式，可以相同也可以部分相同或者全部都不相同。
例如，第X层中，以占InAsSb层总面积的比例计算，InAs部分和InSb部分可以都是50％，也可以InAs部分多于InSb部分，或者InAs部分少于InSb部分；而在第Y层，这一比例可以与第X层相同，也可以不同。
就排布方式而言，以某一方向为基准，可以是以InAs部分+InSb部分的方式排布，也可以是以InSb部分+InAs部分的方式排布。就形状而言，InAs部分和InSb部分可以以规则形状呈现，也可以以互补的不规则形状呈现。
一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括：
采用分子束外延方法在衬底上生长所述InAs层，然后在所述InAs层上生长InAsSb层；前述步骤执行一次或多次。
在传统的外延方法中，InAsSb层的合金化方式是As、Sb两种源同时进入反应腔体内部，依靠As、Sb束流大小的比例调控组分，这种方法会引入新的缺陷能级，而非束缚态能级；此外Sb的组分不精确、不可控。
优选地，在所述InAs层上生长InAsSb层的方法包括：
在所述InAs层上分别生长InAs部分和InSb部分，得到单分子层的所述InAsSb层；
优选地，首先生长所述InAs部分，然后生长所述InSb部分；或者首先生长所述InSb部分，然后生长所述InAs部分。
InAs部分和InSb部分的生长顺序可以互换。
优选地，在所述InAs层上生长InAsSb层的方法包括：
在所述InAs层上分别生长InAs部分和InSb部分，得到单分子层的InAsSb层，然后重复该操作得到具有多个单分子层的InAsSb层。
优选地，多个单分子层的InAsSb层内的InAs部分和InSb部分的生长顺序相同或不同；
优选地，多个单分子层的InAsSb层内的InAs部分和InSb部分的比例相同或不同。
InAsSb层中Sb组分的比例的控制方法采用分子束外延方法，在一个单分子层上控制Sb的组分，即一个单分子层的InAsSb层包括覆盖率为N％的InAs部分和M％的InSb部分，N％+M％＝100％，M即为InAs/InAsSb II类超晶格中Sb的组分，通过控制N％的InAs部分和M％的InSb部分的生长顺序以及M的比例，调控束缚态能级对载流子的限制能力，达到提升发光性能的目的。
优选地，所述衬底包括III-V族衬底和Si衬底；
优选地，所述III-V族衬底包括GaSb、InAs、GaAs和InP中的任一种；
优选地，所述衬底为GaAs，在生长所述InAs层之前，在所述衬底上生长GaSb缓冲层；
优选地，所述衬底为InP或Si，在生长所述InAs层之前，在所述衬底上依次生长GaAs缓冲层和GaSb缓冲层；
优选地，所述GaAs缓冲层和所述GaSb缓冲层的厚度各自独立的为100-500nm。
在生长所述InAs层之前先生长GaAs缓冲层和/或GaSb缓冲层，是为了在GaAs、InP或Si衬底与InAs层之间起到缓冲作用。
优选地，所述衬底具有倾角；
优选地，所述倾角大于0度小于等于10度；
优选地，所述衬底的直径为2-4寸。
可选地，倾角的度数可以为1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度以及大于0度小于等于10度之间的任一值；所述衬底的直径可以为2寸、3寸、4寸以及2-4寸之间的任一值。
需要说明的是，此处所指“寸”为长度单位，1寸≈1.33333cm。
此外，制备本申请提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料时，也可以使用无倾角的衬底。
优选地，所述生长的参数包括：
衬底温度为350-600℃；III/V束流比为1:1-1:20。
可选地，所述衬底温度可以为350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃以及350-600℃之间的任一值；III/V束流比可以为1：1、1：5、1：10、1：15、1：20以及1:1-1:20之间的任一值。
一种红外波段探测器，其吸收区材料包括所述的InAs/InAsSb II类超晶格材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本申请提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料，通过设置InAs层和InAsSb层并在InAsSb层设置InAs部分和InSb部分，InAs部分和InSb部分的排列使其具有束缚态载流子效应，可以抑制俄歇效应和非辐射复合过此昂，达到提升超晶格材料发光性能的目的；该材料是一种可高温工作的红外波段发光材料，解决了现有材料无法实现近室温发光的问题；
本申请提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，采用分子束外延方法在所述衬底上生长InAs层和InAsSb层，可以通过精准控制InAsSb层内InSb部分的比例，调控束缚态能级对载流子的限制能力，达到提升发光性能的目的；该方法可操作性强，工艺稳定；
本申请提供的红外波段探测器，其吸收区材料使用上述InAs/InAsSb II类超晶格材料，使其能在高温条件下工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为本申请实施例使用的衬底的示意图；
图2为实施例1提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图3为实施例1提供的另外一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图4为实施例1提供的可选地另外一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图5为实施例3提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图6为实施例4提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图7为实施例4提供的另外一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图8为实施例5提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图9为实施例6提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图10为实施例7提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图11为实施例8提供的InAs/InAsSb II类超晶格材料的结构示意图；
图12为实施例1和对比例1得到的超晶格材料的发光光谱数据图；
图13为实施例1和对比例1得到的超晶格材料在10K，190K和250K温度下的光谱光谱数据图；
图14为实施例1和对比例1得到的超晶格材料的变温光谱温度-峰位拟合曲线；
图15为实施例1和对比例1得到的超晶格材料的变温光谱温度-积分面积拟合曲线。
附图标记：
1-GaSb衬底；2-InAs层；3-InAsSb层；30-InAs部分；31-InSb部分；4-GaAs衬底；5-GaSb缓冲层；6-Si衬底；7-GaAs缓冲层；8-InP衬底；9-InAs衬底。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为10°的GaSb衬底1(如图1所示，θ表示倾角)上，依次生长InAs层2和InAsSb层3，具体的：
(1)InAs层生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb层生长：首先开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为70％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为30％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层3的生长停止，此时Sb组分为30％；不断重复该过程，直至所需InAsSb层3厚度满足预期设计为止；
(3)反正重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(500nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为460℃，III/V束流比为1:5。
如图2所示，基于上述制备方法，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAs层2和InAsSb层3重复两次，InAsSb层3包括4个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30(斜线表示区域)和InSb部分31(方格线表示区域)。
其中，InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为70％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为30％。每一层InAs部分30和InSb部分31的排布方式相同。
需要说明的是，在其他的实施方式中，如图3所示，InAsSb层3也可以只有一个单分子层，InAs层2和InAsSb层3仅有一组。
在另外的实施方式中，如图4所示，InAsSb层3只有一个单分子层，InAs层2和InAsSb层3设置有两组。
实施例2
本实施例提供一种上述InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为10°的GaSb衬底1上，依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：首先开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为35％；不断重复该过程，直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)反正重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(500nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为460℃，III/V束流比为1:5。
如图2所示，基于上述制备方法，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAs层2和InAsSb层3设置有两组，InAsSb层3包括4个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30(斜线表示区域)和InSb部分31(方格线表示区域)。
其中InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为65％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为35％。每一层InAs部分30和InSb部分31的排布方式相同。
实施例3
本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为10°的GaSb衬底1上，依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：首先开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为25％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛；开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为75％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为25％；不断重复该过程，直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(500nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为450℃，III/V束流比为1:8。
如图5所示，基于上述制备方法，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAs层2和InAsSb层3设置有两组，InAsSb层3包括4个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分和InSb部分；其中InAs部分在每个单分子层的覆盖度为75％，InSb部分在每个单分子层的覆盖度为25％。每一层InAs部分30(斜线表示区域)和InSb部分31(方格线表示区域)的排布方式相同。
实施例4
本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为5°的GaSb衬底1上，依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：步骤一，首先开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛；开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止；不断重复该过程；
步骤二，此后再开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为35％；不断重复该过程；
不断重复步骤一和步骤二，改变InAsSb层中，InAs和InSb的进入顺序直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(600nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为450℃，III/V束流比为1:8。
如图6所示，基于上述制备方法，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAs层2和InAsSb层3设置有两组，InAsSb层3包括4个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30和InSb部分31；其中InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为65％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为35％。InAsSb层3中，每个单分子层的InAs部分30(斜线表示区域)和InSb部分31(方格线表示区域)的逐层交替排列。
需要说明的是，如图7所示，也可以不重复过程(1)和(2)，得到只有一组InAs层2和InAsSb层3结构的超晶格材料。
在其他的实施方式中，InAs层2和InAsSb层3的组数是可以根据需要进行任意选择的。
实施例5
如图8所示，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAs层2和InAsSb层3设置有两组，InAsSb层3包括4个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30(斜线表示区域)和InSb部分31(方格线表示区域)；其中InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为65％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为35％。InAsSb层3中，相邻两个单分子层的InAs部分30和InSb部分31的排布方式不相同，InAs部分30和InSb部分31逐层交替排列。
需要说明的是，InAsSb层3中，InAs部分30和InSb部分31并不一定按照M％+N％—N％+M％—M％+N％—N％+M％......的方式排列，也可以是M％+N％—A％+B％—M％+N％—X％+Y％......的方式排列，InAs部分30和InSb部分31在每一层中的比例是可调且可控的。
本实施例还提供一种上述InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为8°的GaAs衬底4上，首先生长200nm GaSb缓冲层5，以后依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：步骤一，首先开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛；开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止；不断重复该过程；
步骤二，此后再开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为35％；不断重复该过程；
不断重复步骤一和步骤二，改变InAsSb层中，InAs和InSb的进入顺序直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(600nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为450℃，III/V束流比为1:8。
实施例6
如图9所示，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAsSb层3包括多个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30(斜线表示区域)和InSb部分31(方格线表示区域)；其中InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为65％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为35％。InAsSb层3中，相邻两个单分子层的InAs部分和InSb部分的排布方式不相同。重复InAs层2和InAsSb层3两次。
本实施例还提供一种上述InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为2°的Si衬底6上，首先生长500nm GaAs缓冲层7，其次生长500nm GaSb缓冲层5，以后依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：步骤一，首先开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛；开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止；不断重复该过程；
步骤二，此后再开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为35％；不断重复该过程；
不断重复步骤一和步骤二，改变InAsSb层中，InAs和InSb的进入顺序直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(600nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为450℃，III/V束流比为1:8。
实施例7
如图10所示，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAs层2和InAsSb层3设置有两组，InAsSb层3包括3个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30和InSb部分31；其中InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为65％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为35％。InAsSb层3中，相邻两个单分子层的InAs部分30和InSb部分31的排布方式不相同。重复InAs层2和InAsSb层3两次。
本实施例还提供一种上述InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为10°的InP衬底8上，首先生长500nm GaAs缓冲层7，其次生长500nm GaSb缓冲层5，以后依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(2)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(3)InAsSb生长：步骤一，首先开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛；开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止；不断重复该过程；
步骤二，此后再开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为65％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为35％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为35％；不断重复该过程；
不断重复步骤一和步骤二，改变InAsSb层中，InAs和InSb的进入顺序直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(600nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为450℃，III/V束流比为1:8。
实施例8
如图11所示，本实施例提供一种InAs/InAsSb II类超晶格材料，包括层叠的InAs层2和InAsSb层3，InAsSb层3包括4个单分子层，每个单分子层均包括InAs部分30和InSb部分31；其中InAs部分30在每个单分子层的覆盖度为70％，InSb部分31在每个单分子层的覆盖度为30％。InAsSb层3中，每单分子层的InAs部分30和InSb部分31的排布方式相同。
本实施例还提供一种上述InAs/InAsSb II类超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
在倾角为10°的InAs衬底9上，依次生长InAs层2和InAsSb层3；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，开启30S后，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：首先开启In源和As源，控制InAs在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InAs在衬底覆盖度为70％时，关闭In源和As源，同时抽取反应腔内残余的As气氛；开启In源和Sb源，控制InSb在衬底上的迁移时间为0～1S，迁移速度0.5ML/S，当InSb在衬底覆盖度为30％时，关闭In源和Sb源，同时抽取反应腔内残余的Sb气氛，实现一个单分子层的InAsSb层的生长停止，此时Sb组分为30％；不断重复该过程，直至所需InAsSb层厚度满足预期设计为止；
(3)重复上述过程(1)和(2)，直至所需厚度(500nm)为止。
其中，生长参数包括：衬底温度为460℃，III/V束流比为1:5。
对比例1
传统分子束外延生长InAs/InAsSb超晶格的方法，包括以下步骤：
在GaSb衬底上，依次生长InAs层和InAsSb层；具体的：
(1)InAs生长：首先开启In源和As源，通过RHEED(高能电子衍射)观察InAs的生长速率，所生长的InAs厚度达到28个分子层，关闭In源和As源；
(2)InAsSb生长：首先开启As源，10分钟后开启Sb源，10分钟后开启In源。通过调控As源和Sb源的源炉温度控制As源和Sb源束流大小，As源和Sb源束流大小比例为7:3时，InAsSb层的Sb组分为30％。所生长的InAs厚度达到12个分子层，首先关闭In源，之后依次关闭Sb源和As源。
其中，生长参数包括：衬底温度为460℃，III/V束流比为1:5。
将对比例1(样品1)和实施例1(样品2)得到的超晶格材料进行测试。其中，图12为实施例1和对比例1得到的超晶格材料的发光光谱数据图。图13为实施例1和对比例1得到的超晶格材料在10K，190K和250K温度下的光谱光谱数据图。通过对比图12和图13可知，190K下对比例1得到的超晶格材料存在发光现象，到250K时发光现象消失，而实施例1得到的超晶格材料在250K下仍然存在发光现象。图14为实施例1和对比例1得到的超晶格材料的变温光谱温度-峰位拟合曲线，图15为实施例1和对比例1得到的超晶格材料的变温光谱温度-积分面积拟合曲线。由图14和图15通过数据拟合可知，实施例1得到的超晶格材料，束缚态载流子效应形成了新的发光通道，抑制了俄歇复合过程。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
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