Номер патенту: 76470

Опубліковано: 10.01.2013

Автор: Махній Віктор Петрович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб легування селеніду цинку, що включає механічну і хімічну обробки підкладинок та їх відпал, який відрізняється тим, що відпал підкладинок проводять у присутності наважки олова Sn та подрібненої шихти ZnSe при температурі 850±50 °C.

Текст

Реферат: UA 76470 U UA 76470 U Корисна модель належить до галузі технології виготовлення напівпровідникових матеріалів, призначених, зокрема, для використання у короткохвильовій оптоелектроніці. Завдяки великій ширині забороненої зони ( Eg  2,7 еВ при 300 К) селенід цинку може бути 5 10 15 20 25 30 35 основою люмінесцентних джерел випромінювання у малоосвоєному синьо-блакитному діапазоні спектра. Разом з тим, отримання низькоомних підкладинок ZnSe з переважаючою випромінювальною рекомбінацією у зазначеній спектральній області продовжує залишатись актуальною задачею. Підвищення електропровідності та частки крайового випромінювання зазвичай вирішується відпалом кристалів у розплавах Zn, Zn+Al [1] або Zn+Sn, Zn+Pb [2]. Однак цей спосіб вимагає використання зразків великих розмірів внаслідок їх часткового розчинення у розплаві. У зв'язку з цим для досягнення однорідного розподілу власного та легуючого елементів по об'єму кристала необхідні великі (20100 годин) часи відпалу. Крім того, даний метод абсолютно не придатний для створення локальних областей з необхідними параметрами на пластинах великої площі. Зазначених недоліків позбавлене легування кристалів шляхом дифузії з парової фази [3], що дозволяє отримувати тонкі шари любої типології, які, зазвичай, є активними областями оптоелектронних приладів. Найбільш близькою до способу, що заявляється, є технологія легування селеніду цинку, яка описана в роботі [4]. Високоомні підкладинки ZnSe відпалюють у парі Zn і Аl при температурах 1 -1 -1 9001100 °C, після чого при 300 К вони мають досить високу (10- -10 Ом • см ) електронну провідність. Спектри фотолюмінесценції в області кімнатних температур містять червонооранжеву та жовто-зелену смуги з максимумами m при 1,9 і 2,1 еВ відповідно. Відносна частка останньої зростає більше ніж у три рази порівняно з першою смугою при збільшенні тиску пари Zn від 0,15 до 1,5 атм. Натомість, у всіх відпалених зразках при 300 К відсутня крайова блакитна смуга випромінювання. Задача корисної моделі - отримання низькоомних шарів селеніду цинку з домінуючою блакитною смугою люмінесценції за рахунок зміни технологічних параметрів - легуючого елемента та температури дифузії. Поставлена задача вирішується тим, що у способі легування селеніду цинку, згідно із корисною моделлю, підготовка підкладинок здійснюється шляхом механічної та хімічної обробок, а їх відпал проводиться у присутності наважки олова Sn і подрібненої шихти ZnSe при температурі 750-950 °C. На фіг. 1 наведено типовий спектр люмінесценції зразка ZnSe стехіометричного складу до (1) і після відпалу у парі Sn (2). У таблиці приведені відносні інтенсивності червоно-оранжевої і блакитної IB смуг випромінювання для різних базових підкладинок селеніду цинку. Фіг. 2 ілюструє залежність інтенсивності блакитної смуги від температури відпалу для кристалів ZnSe стехіометричного складу. підкладинка IR, в.о. IB, в.о. 40 45 50 55 ZnSe 0,5 1 ZnSe 0,2 1 ZnSe 1 0,3 Апробація запропонованого способу проводилась на підкладинках селеніду цинку 3 типорозміром 4×4×1 мм , які вирізались з об'ємних кристалів трьох типів. Всі вони були вирощені методом Бріджмена, проте перші з розплаву стехіометричного складу (ZnSe), другі з надлишковим цинком (ZnSe), а треті з ізовалентною домішкою телуру (ZnSe). Підкладинки проходили поетапні механічне та хімічне полірування у травнику СrО3:НСl=2:3, відмивку у дистильованій воді та фінішну сушку. Якість обробки поверхні пластинок контролювалася по появі об'ємної люмінесценції, яка збуджувалась азотним лазером типу ЛГИ21. Типовий спектр випромінювання базових підкладинок наведено на фіг. 1, з якого видно, що він складається з двох смуг - червоно-оранжевої (R) і блакитної (В). Співвідношення між інтенсивностями смуг залежить від типу кристалу, і приведено у таблиці. Кожна з підкладинок ZnSe разом з наважкою Sn і подрібненою шихтою селеніду цинку стехіометричного складу 4 поміщалась у кварцову ампулу, яка відкачувалась до залишкового тиску ~10- Торр і запаювалась. Відпал проводився в ізотермічних умовах у діапазоні 750-950 °C на протязі 60 хвилин, причому підкладинка і наважка разом з шихтою знаходились у протилежних кінцях ампули. Шихта ZnSe, створюючи надлишковий тиск, запобігає ерозії поверхні пластин під час проведення процесу дифузії. Отримані у результаті відпалу поверхневі шари всіх без винятку зразків демонструють 1 -1 -1 електронну провідність, величина якої при 300 К знаходиться у межах 10- 10 Ом • см . Зауважимо, що провідність базових підкладинок також є електронною, однак вона не 1 UA 76470 U 6 -1 -1 5 перевищує 10- Ом • см . Найбільш характерною особливістю відпалених зразків є повне гасіння R-смуги, що ілюструється фіг. 1. Типова залежність інтенсивності I блакитної смуги випромінювання від температури відпалу для одного із зразків ZnSe:Sn наведено на фіг. 2., причому аналогічні залежності ITa  спостерігаються для всіх відпалених зразків. Отже, ефективність В-смуги для всіх типів зразків 10 m досягає максимального значення при температурі відпалу Ta  850 °C, зменшуючись приблизно у два рази при зміні останньої на ±50 °C. Відмітимо також, що абсолютні значення інтенсивностей В-смуги всіх легованих Sn шарів у 3-5 разів перевищують аналогічний параметр базових підкладинок. Товщина d ж зразків легованих оловом шарів визначається температурою Ta і часом 15 20 25 відпалу t a , зростаючи при їх збільшенні. Зауважимо, що для виключення впливу параметрів базової підкладинки на спектри фотолюмінесценції величина d має перевищувати кілька мікрометрів. Експериментально було встановлено, що форма та інтенсивність спектрів випромінювання не залежить від часу відпалу, коли ta  20 хв. навіть при найнижчій з використовуваного діапазону температур 750 °C. Нами час відпалу був вибраний із запасом і складав 60 хв. Джерела інформації: 1. Недеолго Д.Д., Симашкевич А.В. Электрические и люминесцентные свойства селенида цинка. - Кишинев: Штинца, 1984.-150 с. 2. Сердюк В.В., Ваксман Ю.Ф., Зубрицкий СВ., Хуан Ф. Родригес, Ю.Н. Пуртов. Излучательная рекомбинация монокристаллов ZnSe, активированных элементами IV группы. // Фотоэлектроника, 1988. - В. 2. - С. 98-103. 3. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1991.-528 с. 4. Bouley I.C., Blanconnier P., Herman A., Ged P., Henoc P. Luminescence in highly conductivity n-type ZnSe. // J. Appl. Phys.,1975. - V.46. - №8. - P.3549-3555. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб легування селеніду цинку, що включає механічну і хімічну обробки підкладинок та їх відпал, який відрізняється тим, що відпал підкладинок проводять у присутності наважки олова Sn та подрібненої шихти ZnSe при температурі 850±50 °C. 2 UA 76470 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for alloying zinc selenide crystals

Автори англійською

Makhnii Viktor Petrovych

Назва патенту російською

Способ легирования кристаллов селенида цинка

Автори російською

Махний Виктор Петрович

МПК / Мітки

МПК: C30B 31/00

Мітки: легування, кристалів, спосіб, цинку, селеніду

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-76470-sposib-leguvannya-kristaliv-selenidu-cinku.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб легування кристалів селеніду цинку</a>

Подібні патенти