ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами

Классы МПК:C30B31/06 контактированием с диффузионным материалом в газообразном состоянии
C30B29/04 алмаз
C01B31/06 алмаз 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федосеев Игорь Владимирович (RU),
Логинов Борис Михайлович (RU),
Логинова Мария Борисовна (RU),
Марамыгина Евгения Игоревна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-08-24
публикация патента:

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов, легированных бором, которые могут найти применение в электронной промышленности для изготовления полупроводниковых устройств. Способ включает разложение твердых карбонильных соединений платиновых металлов в газовой среде при повышенной температуре в герметичном контейнере с образованием алмазов и их легирование бором при температуре 150°С÷500°С в течение 2-5 часов в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан B2H6 при весовом соотношении в газовой смеси бора к углероду, равном 1:100÷1000. Техническим результатом изобретения является получение монокристаллов алмаза с полупроводниковыми свойствами высокого качества. 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов, легированных бором и обладающих полупроводниковыми свойствами, которые могут найти применение в электронной промышленности для изготовления различных полупроводниковых устройств.

Удельное электросопротивление природных алмазов составляет величину 1011-10 14 Ом/см. Из них очень малая часть обладает полупроводниковыми свойствами, благодаря наличию в кристаллической решетке определенных примесей, в частности бора, который придает алмазу полупроводниковые свойства с п-типом проводимости с электросопротивлением 10 6 Ом/см. Олофинский Н.Ф. «Электрические методы обогащения» М., «Недра», 1970 г., 549 стр.

Известны способы выращивания кристаллов синтетических алмазов на затравках в метастабильных условиях.

Ю.А.Литвин и Э.М.Никифорова - «Синтетические алмазы», 1973, № 4, с.3-7. И.В.Бутузов, В.Лаптев и С.Дунин - ДАН СССР 1975, 20, с.177-720.

Также известны различные методы получения алмазов с полупроводниковыми свойствами, в том числе известен «Способ синтеза легированных алмазов», включающий воздействие на углеродсодержащий материал сверхвысокого давления при нагреве в области термодинамической стабильности алмаза, при этом предварительно углеродсодержащий материал смешивают и измельчают с 0,001-30 мас.% органического соединения, выбранного из группы: нафтиламин, дифениламин, аминотетразол, изопропенил-ортокарборан, ортокарборан, трифенилфосфин или трифениларсин, до порошка дисперсностью 0,01-1 мкм с содержанием легирующего элемента 0,001-1,5 ат. % по отношению к углероду смеси. Авт. св-во на изобретение № 1345581, МПК: С01В 31/06, д. публ. 1985.02.11.

Известен «Способ получения искусственного алмаза», заключающийся в том, что на образец из графита и металла воздействуют давлением и нагревом путем пропускания импульса электрического тока по образцу. Заявка Японии № 62-57568, МПК: С01В 31/06, д. публ. 1987 г.

Известен «Способ синтеза алмаза», основанный на разложении карбида кремния в водной среде, при этом в водную среду вводят, по крайней мере, один растворимый хлорид магния, кальция, хрома или железа, и процесс разложения карбида кремния ведут в интервале температур 200-350°С, кроме того, в водную среду вводят дополнительно растворимые химические вещества, в состав которых входят легирующие алмаз примеси для придания ему полупроводниковых свойств. Патент РФ на изобретение № 2181795, МПК: С30В 7/04; д. публ. 7.04.2002 г.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому в качестве изобретения техническому решению является «Способ синтеза алмазов», путем разложения твердых карбонилов платиновых металлов и их производных, при этом процесс производят при температуре 0-300°С и давлении 2-1500 мм рт. ст. в окислительной, восстановительной или нейтральной атмосфере. Патент РФ на изобретение № 2093462, МПК: С01В 31/06, д. публ. 1997.10.20.

Техническим результатом изобретения является повышение качества монокристаллов алмаза с полупроводниковыми свойствами путем образования алмазов и их легирования бором в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6.

Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами осуществляют путем разложения твердых карбонильных соединений платиновых металлов. Процесс образования алмазов и их легирование бором проводят в герметичном контейнере при температуре 150°С÷500°С в течение 2-5 часов. Процесс осуществляют в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2H6, при весовом соотношении в газовой смеси бора В к углероду С, равном 1:100-1000.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Пример № 1. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt7 Pd2(CO)15 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н 6 при соотношении масс. %, бор:углерод, равном 1:90. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 140°С-500°С в течение 1,5 часа.

После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (НNО3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.

Пример № 2. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt(СO) 2 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. % бор:углерод, равном 1:100. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 150°С в течение 2-х часов.

После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (HNO3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.

Пример № 3. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt7 Pd2(CO)15 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н 6 при соотношении масс. %, бор:углерод, равном 1:500. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 300°С в течение 3,5 часов. После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (HNO3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.

Пример № 4. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt(СO) 2 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. % бор:углерод, равном 1:1000. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 500°С в течение 5 часов. После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (HNO 3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.

Пример № 5. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt(СO) 2 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. % бор:углерод, равном 1:1100. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 550°С в течение 5,5 часов. После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (НNО 3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств. Примеры конкретной реализации способа и результаты исследований сведены в таблицу 1.

Предлагаемый в качестве изобретения «Способ получения алмазов» позволяет добиться получения высококачественных мокристаллов алмазов с оптимальными полупроводниковыми свойствами.

Таблица 1
№ п/п Параметры синтеза Соотношение бор:углерод в газовой смеси СО и B2H 6 Концентрация дырок пp, см3 Элек. сопротивление Ом/см Характер алмаза
t°CВремя, час
1 140 1,51:90 1,7 1014 106не является полупроводником
2150 2,01:100 1,3 1016 104полупроводник
3 3003,5 1:5001,4 10 1810 2полупроводник
4 5005,0 1:10001,8 10 1710 3полупроводник
5 5505,5 1:11001,4 10 1510 6не является полупроводником

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами путем разложения твердых карбонильных соединений платиновых металлов в газовой среде при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс образования алмазов и их легирование бором проводят в герметичном контейнере при температуре 150÷500°C в течение 2-5 ч в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2H6 при весовом соотношении в газовой смеси бора В к углероду С, равном 1:100÷1000.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2484189

patent-2484189.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C30B31/06 контактированием с диффузионным материалом в газообразном состоянии

Класс C30B29/04 алмаз

Патенты РФ в классе C30B29/04:
поликристаллический алмаз -  патент 2522028 (10.07.2014)
монокристаллический алмазный материал -  патент 2519104 (10.06.2014)
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
синтетический cvd алмаз -  патент 2516574 (20.05.2014)
способ изготовления фантазийно окрашенного оранжевого монокристаллического cvd-алмаза и полученный продукт -  патент 2497981 (10.11.2013)
способ избирательного дробления алмазов -  патент 2492138 (10.09.2013)
способ получения пластины комбинированного поликристаллического и монокристаллического алмаза -  патент 2489532 (10.08.2013)
способ получения поликристаллического материала на основе кубического нитрида бора, содержащего алмазы -  патент 2484888 (20.06.2013)
способ получения синтетических алмазов и установка для осуществления способа -  патент 2484016 (10.06.2013)
способ синтеза алмазов, алмазных поликристаллов -  патент 2476376 (27.02.2013)

Класс C01B31/06 алмаз 



Наверх