способ получения квазибикристаллических структур оксида цинка

Классы МПК:H01L21/363 с использованием физического осаждения, например вакуумного осаждения или напыления
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Институт физики Дагестанского научного центра РАН
Приоритеты:
подача заявки:
2000-05-26
публикация патента:

Использование: в электронном материаловедении. Сущность: методом магнетронного распыления с использованием маски наносят тонкий текстурированный слой базисной ориентации на часть монокристаллической подложки способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138 Al2O3, температура которой не превышает 500 К. Выращивают на всей поверхности подложки методом химических транспортных реакций эпитаксиальные слои, обеспечивающие формирование выраженного структурного перехода (0001) ZnO и способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138 ZnO. Технический результат изобретения заключается в получении квазибикристаллических структур оксида цинка. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

Способ получения квазибикристаллических структур оксида цинка, включающий нанесение методом магнетронного распыления с использованием маски тонкого текстурированного слоя базисной ориентации на часть монокристаллической подложки способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138 Al2O3, температура которой не превышает 500К, и последующее выращивание на всей поверхности подложки методом химических транспортных реакций эпитаксиальных слоев, обеспечивающих формирование выраженного структурного перехода (0001) ZnO и способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138 ZnO.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электронного материаловедения.

Известно об использовании бикристаллических подложек для выращивания эпитаксиальных слоев (ЭС) и формирования субмикронных устройств электроники на межблочных границах: Y-Ba-Cu-O джозефсоновские ВТСП переходы и их цепочки, устройств с колоссальным магнетосопротивлением на базе La-Ca-Mn-O и т. д., обладающих, как правило, большей (от нескольких раз до нескольких порядков) эффективностью по сравнению с такими же устройствами, изготовленными по обычной планарной технологии [1, 2]. Известно также о методе формирования межзеренных переходов в ВТСП-слоях на монокристаллических подложках с применением буферных слоев [3].

Ближайшим по технической сущности к заявленному является способ, описанный в [3], в котором показано, что использование буферных слоев позволяет на одной монокристаллической подложке получать ЭС ВТСП материалов двух различных ориентаций и формировать на границе межзеренные переходы. В то же время, очевидно, что как подбор подложек для получения ЭС, так материал и способ нанесения буферных слоев имеют свои особенности для каждого соединения и способ [3] не является универсальным. Заметим, например, что получение подобных структур элементарных полупроводников Si, Ge этим методом проблематично.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в разработке способа получения квазибикристаллической структуры оксида цинка, включающего использование структурного перехода между блоками различных кристаллических ориентаций, отличающийся тем, что на первой стадии формирования перехода часть монокристаллической подложки способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138Аl2O3 закрывают маской заданной формы, методом магнетронного распыления (ММР) при температурах подложки, не превышающих 500 К, наносят тонкий высокотекстурированный слой оксида цинка базисной ориентации, на второй стадии убирают маску и методом химических транспортных реакций способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138 в проточном реакторе пониженного давления (ПРПД) наносят на всю поверхность подложки ЭС, формирующий искомую структуру.

В экспериментах использовались подложки способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138Аl2O3 площадью 2способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 22021382 см2. На первой стадии часть подложки закрывалась маской, а на другую часть ММР из предварительно спрессованной мишени оксида цинка марки ОСЧ наносилась пленка толщиной 20-50 нм. Ток разряда не превышал 100 мA, температура подложки - 470 К, состав газа - Аr:O2(4:1). Известно, что ММР формирует (по крайней мере в диапазоне температур подложек до 500 К) текстурированные слои базисной ориентации. Получение текстуры высокой ориентации на части площади подложки контролировалось структурными методами. На второй стадии подложка перемещалась в ПРПД и методом ХТР в атмосфере водорода проводилось выращивание ЭС оксида цинка до толщин 3-5 способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138m на всей площади подложки. При этом температуры в зонах испарения и осаждения составляли соответственно 1030 и 920 К. Подробное описание конструкции реактора и метода оптимизации технологических режимов проведено в [4].

Изучение микроморфологии и структурных особенностей показало, что на части подложки с предварительно нанесенной пленкой ММР растут ориентированные слои (0001)ZnO, в то время как на чистой части поверхности способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138Аl2O3 формируются слои способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138ZnO. Результаты изучения морфологии поверхности обеих частей слоев представлены на фиг.1, где можно видеть характерные для указанных ориентаций фигуры роста.

Рентгенодифракционные исследования проводились на дифрактометре ДРОН-2 с использованием CuKспособ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138 - излучения, монохроматизированного с помощью кристалла пирографита. На фиг.2 приведены дифрактограммы слоев оксида цинка: а - полученной без промежуточного слоя на чистой поверхности способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138Аl2O3 - характерная дифрактограмма ЭС способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138ZnO, b - с части подложки с предварительно нанесенной пленкой ММР и соответствующий ЭС базисной ориентации.

Таким образом, использование двухстадийного метода позволяет на поверхности одной подложки способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138-Аl2O3 получать ЭС ZnO двух ориентаций, а именно: способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138ZnO и (0001)ZnO с четко выраженной границей между ними, ширина которой в наших экспериментах не превышала 3 способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138m и обусловлена точностью экранирования на первой стадии - не допускающей подпыления на закрытую часть подложки.

Очевидно, что для получения последовательности цепочек подобных переходов требуются только соответствующие маски для экранирования на первой стадии формирования структур.

Использование предлагаемого способа связано с возможностью изготовления планарных устройств микроэлектроники на базе ZnO с улучшенными параметрами:

- варисторы - увеличение степени нелинейности;

- газовые датчики (Н2, пары органических веществ, аммиак и др.) - увеличение чувствительности и селективности.

Подписи к рисункам

Фиг. 1 - морфология ЭС ZnO, выросших: а - плоскостью способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138ZnO и b - плоскостью (0001) ZnO параллельно плоскости одной подложки способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138Аl2O3, способ получения квазибикристаллических структур оксида   цинка, патент № 2202138350.

Фиг. 2 - дифрактограммы ЭС ZnO, полученных методом ХТР: а - на чистой поверхности сапфира и b - с использованием промежуточного ММР- слоя.

Источники информации

1. Маштаков А.Д., Константинян К.И., Овсянников ГА., и др. Письма в ЖТФ, 1999, т. 25, в. 7, с. 1-8.

2. Mathur N.D., Burnell G., Isaac S.P. et al. Nature, 1997, 387, 266-268.

3. Metod of forming grain boundary junctions in high temperature superconductor films; Patent US 5366953, H 01 L 39/22, 22.11.1994.

4. Абдуев А.Х., Атаев Б.М., Багамадова А.М. Известия АН СССР. Неорг. материалы, 1987, N 11, с. 1928.2

Наверх