КИДАЛОВ Валерий Витальевич (ул. Баха, д. 45 кв. 65, Бердянск, Запорожская обл, Berdyansk, UA)
БЕРДЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ул. Шмидта, д. 4 Бердянск, Запорожская обл, Berdyansk, UA)
KIDALOV, Valeriy Vitaliovush (ul. Bakha, 45-65Berdyans, Zaporozhian oblast ., 71100, UA)
| формула способ получения пленок кубического GaN на подложках пористого слоя GaAs
1. способ получения пленки кубического GaN на подложке пористого слоя GaAs, который включает обработку монокристалла GaAs путем электролитического травления и наращивания пленки GaN эпитаксией, которая отличается тем, что эпитаксия осуществляется радикало-лучевым методом в два этапа: первый - при температуре 720- 820 к в потоке атомарного азота, второй - при температуре 930-950 к и вакууме 10 "6 мм. рт. ст.
2. способ за п. 1, который отличается тем, что электролитическое травление проводят обработкой монокристалла GaAs в 30 % растворе HF в воде при прохождении сквозь электролит постоянного тока плотностью 5-20 ма/см 2 .
3. способ за п. 1, который отличается тем, что после обработки монокристалла GaAs дополнительно проводят дегазацию и выжигание побочных продуктов обработки.
заменяющий лист (правило 26) |
описание способ получения пленок кубического GaN, на подложках пористого GaAs
полезная модель принадлежит к способам изготовления полупроводниковых приборов, а именно способов эпитаксиального выращивания и может найти применение при создании полупроводниковых лазеров: свето диодов, которые имеют рабочий диапазон в ультрафиолетовой области спектра.
известный способ получения пленок GaN кубической модификации на монокристаллических подложках GaAs [м.мizutа, S. Fujiеdа, Y.маtsumоtо, T. каwаmurа, Jрп. J. аррl. рhуs. 25 (1992) 4933]. однако, полученные таким способом пленки GaN кубической модификации, имеют низкое качество.
наиболее известным способом получения пленок GaN на пористых слоях GaN является способ, описанный в работе [см. статью муribаеvа M; тitkоv а; куzhапоvski а; коtоusоvа I; Zubrilоv A.S.; Rаtпikоv V. V.; Dаvуdоv V.; Yu. кμzпеtsоv N.I.; мупbаеv к.; тsvеtkоv D.V.; Stерапоv S.; сhеrепkоv а.; Dmitriеv V.A. Strаiп rеlахаtiоп in GaN lауеrs grоwп on роrоus GaN sublауеrs // MRS Intemet J. Nitridе Sеmiсопd. Res.-1999.-V.4.-Article Na 14]. согласно этого способа эпитаксиальные пленки GaN получают методом хлоридно- гидридной газофазной эпитаксией (HVPE) на подложках SiC. на которую нанесены тонкие слои пористого GaN однако пленки GaN полученные таким способом имеют гексагональную модификацию.
наиболее близким способом есть способ получения пленок GaN на пористых слоях GaAs (см. статью ((получение кубического GaN молекулярно пучковой эпитаксией на подложках пористого GaAs» письма в жтф, 1999, том 25 NsI). согласно этого способа проводят обработку монокристалла GaAs водным раствором HF при напряжении 8-14 в в импульсном режиме с частотой импульсов 2 гц, дегазацию, выжигание продуктов взаимодействия обработки GaAs, и наращивание пленки эпитаксией молекулярно- пучковым методом.
но благодаря этому способу можно получить лишь нестехиометрические пленки GaN кубической модификации.
нестехиометрические пленки GaN имеют свои точечные дефекты, поэтому такие пленки имеют максимум излучения в голубой области спектра. повышение стехиометрии пленок GaN позволяет переместить максимум излучения к области высоких частот, а именно к ультрафиолетовой области спектра.
заменяющий лист (правило 26)
в основу полезной модели поставленная задача совершенствования способа получения пленок GaN на пористых слоях GaAs таким образом, чтоб получить пленки GaN с перемещением максимума рабочего диапазона частот пленок в сторону высоких (ультрафиолетовых) частот с сохранением стабильности- работы во всем рабочем диапазоне.
поставленная задача решается тем, что проводят обработку монокристалла GaAs путем электролитического травления и наращивания пленки GaN эпитаксией. причем эпитаксию осуществляют радикало-лучевым методом в два этапа: первый при температуре 720-820 к в потоке атомарного азота, второй - при температуре 930-950 к и вакууме 10 "6 мм. рт. ст.
лучше, когда электролитическое травление проводят обработкой монокристалла GaAs в 30% растворе HF в воде, при прохождении сквозь электролит постоянного тока плотностью 5-20 ма/см .
лучше, когда после обработки монокристалла GaAs дополнительно проводят дегазацию и выжигание побочных продуктов обработки.
обработка монокристалла GaAs электролитическим травлением обеспечивает формирование пор на подложке из GaAs и повышенной степени микрошероховатости ее поверхности обработка монокристалла GaAs в 30% растворе HF в воде при прохождении через электролит постоянного тока плотностью 5-20 ма/см 2 обеспечивает такое формирование. таким образом образуется пористый, а при необходимости и_ нанопористый слой GaAs . (с размером пор 5-10 нм). дегазация и испарение продуктов взаимодействия обработки очищает поверхность слоя GaAs от газоподобных и твердых побочных продуктов и поверхносных оксидов. наращивание пленки эпитаксией обеспечивает получение пленки кубического GaN на подложке с пористого слоя GaAs.
осуществление эпитаксии проводять радикало-лучевым методом в два этапа: первый при температуре 720-820 к в потоке атомарного азота, второй - при температуре 930-950 к и вакууме 10 "6 мм. рт. ст. обеспечивает насыщение азотом и получение пленки кубического GaN с повышенной стехиометрией.
таким образом совершенствование способа получения пленок GaN на пористых слоях GaAs обеспечивает получение пленок с перемещением максимума рабочего диапазона частот пленок в сторону высоких (ультрафиолетовых) частот.
полезную модель иллюстрируют фотографии и чертежи, которые объясняют реализацию способа.
заменяющий лист (правило 26)
рис. 1. морфология поверхности пористой подложки GaAs за результатами сканирующей электронной микроскопии.
Pиc.2. скол пористой подложки GaAs за результатами сканирующей электронной микроскопии.
рис.з. скол пленки GaN за результатами сканирующей электронной микроскопии.
где:
1.- монокристалл GaAs,
2.- пористый слой GaAs,
3.- пленка GaN.
рассмотрим способ получения пленок GaN на пористых слоях GaAs на примере получения пленок для изготовления лазера. на подкладках из монокристаллического арсенида галлия GaAs 1 с ориентацией (100), легированных цинком электролитическим травлением были получены образцы с пористыми слоями GaAs 2 (рис.l, 2). предварительно для удаления жира подложки монокристалла арсенида галлия были промыты в ацетоне, пропаноле и этаноле, дальше промытые в деионизированной воде, а затем просушенные в потоке сверхчистого N 2 (99,999%). с обратной стороны образцов был нанесен омический контакт (Ga-In). как второй электрод использовалась платина. процесс электролитического травления проводился в 30% растворе HF, в течение 5 мин. при прохождении сквозь электролит постоянного тока 20мA/cм 2 .
очистку поверхности пористого слоя GaAs 2 от газообразных и твердых побочных продуктов проводили следующим образом. после электролитического травления образцы были промыты в деионйзованой воде и просушенные в потоке N 2 , потом образцы были помещены в камеру и нагреты в вакууме до 320 к на протяжении 3 мин. для удаления воды и других легколетучих компонентов. потом для удаления поверхностных окислов образцы пористого GaAs были нагреты до 800 к в потоке As 4 .
процесс наращивания пленок GaN 3 проводился методом радикало-лучевой эпитаксии. атомарный азот был получен из газообразного аммиака марки 6.0 при прохождении его сквозь разряд высокочастотного генератора с рабочей частотой 40 мгц. наращивание проводили в два этапа:
-первый при температуры 750 к на протяжении 1 часа в потоке Nнз-
-второй при температуры 940 к на протяжении 5 минут без аммиака в вакууме 10 "6 мм. рт. ст. (для удаления из поверхностных слоев GaAs x N 1 - X мышьяка и перекристализации разупорядоченной фазы GaAs x N 1-x в тонкие пленки GaN кубической модификации).
заменяющий лист (правило 26)
так, согласно результатам сканирующей электронной микроскопии (на сколе), была получена пленка GaN 3 толщиной lмкм (рис.з). при комнатной температуре в спектре фотолюминесценции пленок GaN отмечается интенсивное ультрафиолетовое излучение с максимумом 361,бнм, что свидетельствует о высоком оптическом качестве полученной пленки GaN.
результаты структурного, анализа с помощью дифрактометрических исследований свидетельствуют о высоком кристаллическом качестве (полуширина дифрактометрических пиков от плоскости (200) кубических слоев GaN составляет 30 мин.) за результатами атомно-силовой микроскопии показано, что шероховатость поверхности пленки GaN составляет 20-3 онм, то есть таким способом поверхность пленки GaN остается оптически гладкой.
таким образом был усовершенствован способ получения пленок GaN на пористых слоях GaAs с перемещением максимума рабочего диапазона частот пленок в сторону высоких (ультрафиолетовых) частот.
получение материалов, которые имеют рабочий диапазон частот пленок в области высоких (ультрафиолетовых) частот, к тому же экономически дешевом методом, которым является предложенный способ, является решением одной из важнейших задач современной όптоэлектроники.
заменяющий лист (правило 26)
Next Patent: A SYSTEM AND METHOD FOR ATTENTIONAL SELECTION