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

способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма

Классы МПК:C30B13/00 Выращивание монокристаллов зонной плавкой; очистка зонной плавкой
C30B23/02 выращивание эпитаксиальных слоев
C30B29/10 неорганические соединения или композиции
H01L35/34 способы и устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-07-03
публикация патента:

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в физике конденсированного состояния, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой. Сущность изобретения заключается в том, что для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма используют зонную перекристаллизацию сформированных путем напыления в вакууме однородных по составу поликристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма под защитным покрытием, температура плавления которого больше температуры плавления получаемой пленки, при большей скорости движения зоны, чем при выращивании объемных монокристаллов (для пленок твердых растворов висмут-сурьма более 1 см/ч против 0,05 мм/ч для объемных кристаллов). Изобретение обеспечивает получение монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему.

Область техники

Изобретение относится к материаловедению, а именно к технологии получения тонких пленок.

Использование: в физике конденсированного состояния, материаловедении, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения однородных по составу тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой.

Уровень техники

Известны способы получения монокристаллических пленок различных веществ методом молекулярно-лучевой эпитаксии или газофазной эпитаксии [Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура. Патент № : 2440640, МПК: H01B 21/203 (2006.01); Mei Lu and R.J. Zieve, A. van Hulst, H.M. Jaeger and T.F. Rosenbaum, S. Radelaar. Low-temperature electrical-transport properties of single-crystal bismuth films under pressure // Physical Review B. 1996. V.53, № 3, P.1609-1615. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, светоизлучающее устройство на основе Ga2O 3 и способ его изготовления // Патент № 2313623, МПК: С30В 29/16 (2006.01), С30В 23/02 (2006.01), H01L 33/00 (2006.01), H01S 5/32 (2006.01)]. Однако для получения именно монокристаллических пленок данными методами необходимо использование подложек только из определенных материалов, диапазон которых для пленок достаточно узок, и также необходим точный подбор технологических параметров процесса получения.

Наиболее близким из известных способов является способ, описанный в работе [Г.Н. Колпачников, В.Л. Налетов. Выращивание монокристаллов Bi-Sb методом зонной перекристаллизации // Полуметаллы. Ученые записки ЛГПИ им. А.И. Герцена. Ленинград. 1968, Т.384, вып.4, С.3-6]. В этой работе производят выращивание массивных монокристаллов сплава висмут-сурьма методом зонной перекристаллизации. Однако напрямую применять данный способ для получения монокристаллических пленок нельзя, т.к. при расплавлении пленки происходит ее разрушение. В отличие от ближайшего аналога, в предложенном способе используется защитное покрытие, предотвращающее стягивание расплавленной пленки в капли, и в совокупности с малой толщиной пленки исключающее возникновение конвекционных потоков в области жидкой фазы, что позволяет проводить зонную перекристаллизацию при значительно больших скоростях движения расплавленной зоны по сравнению со скоростью движения зоны при выращивании однородного объемного кристалла.

Сущность изобретения

Сущность изобретения заключается в том, что для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма используется зонная перекристаллизация поликристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма под защитным покрытием, сформированным путем напыления в вакууме. Необходимым условием является равномерное распределение компонентов твердого раствора по объему исходной поликристаллической пленки.

Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма состоит из трех этапов.

Первый этап заключается в получении поликристаллической пленки твердого раствора висмут-сурьма с однородным распределением компонентов по объему пленки. Данные объекты можно получить методом вакуумного дискретного напыления твердого раствора висмут-сурьма на аморфную или кристаллическую подложку (например, слюда, стекло, полиимид и др.).

Второй этап заключается в нанесении покрытия на полученную поликристаллическую пленку твердого раствора. Поликристаллическая пленка на подложке помещается в вакуум, и на всю поверхность образца производится напыление материала покрытия, например KBr, NaCl, KCl, BaCl2 и др., которое при последующей зонной перекристаллизации предотвращает стягивание расплавленной пленки в капли. Материал покрытия должен иметь температуру плавления больше температуры плавления исходной пленки.

На третьем этапе производится зонная перекристаллизация пленки со скоростью прохода зоны, значительно большей, чем при выращивании объемных монокристаллов (для пленок твердых растворов висмут-сурьма более 1 см/ч против 0,5 мм/ч для объемных кристаллов). Процесс зонной перекристаллизации проводится в вакууме или в атмосфере инертных газов.

После проведения зонной перекристаллизации образец помещается в растворитель для снятия защитного покрытия (например, при использовании в качестве защитного покрытия KBr, NaCl, KCl или BaCl2 растворителем может выступать вода).

Технический результат - с помощью предложенного способа возможно получение на различных подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему при больших скоростях перекристаллизации в отличие от существующих аналогов. Равномерность распределения компонентов по объему и монокристалличность структуры подтверждается экспериментальными исследованиями полученных тонкопленочных образцов методом рентгеноструктурного анализа по ширине пика 5-го порядка брегговского отражения и локальным элементным анализом с помощью регистрации характеристического рентгеновского излучения, возбуждаемого электронным пучком сканирующего электронного микроскопа.

Цель изобретения: получение монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему.

Поставленная цель достигается применением метода зонной перекристаллизации при больших скоростях с использованием защитного покрытия.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма методом зонной перекристаллизации, отличающийся тем, что для формирования указанной структуры используется растворимый защитный слой с температурой плавления, большей температуры плавления получаемой пленки, предварительно нанесенный путем напыления в вакууме на исходную однородную по составу поликристаллическую пленку, получение гомогенного пленочного монокристалла твердого раствора осуществляется при скорости движения зоны более 1 см/ч.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2507317

patent-2507317.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C30B13/00 Выращивание монокристаллов зонной плавкой; очистка зонной плавкой

Патенты РФ в классе C30B13/00:
способ выращивания монокристаллов методом бестигельной зонной плавки и устройство для его осуществления -  патент 2519410 (10.06.2014)
способ получения кремниевых филаментов произвольного сечения (варианты) -  патент 2507318 (20.02.2014)
способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii) -  патент 2485217 (20.06.2013)
высокочастотный индуктор с фильерами для производства множества кремниевых прутков -  патент 2459891 (27.08.2012)
способ получения монокристаллов сплава вольфрам-тантал -  патент 2453624 (20.06.2012)
узел крепления нагретого тела на штоке в герметичной камере -  патент 2440446 (20.01.2012)
кристаллизатор полунепрерывной зонной плавки -  патент 2439213 (10.01.2012)
способ выращивания методом отф cd1-xznxte, где 0 x 1, диаметром до 150 мм -  патент 2434976 (27.11.2011)
узел крепления нагретого тела на штоке в герметичной камере -  патент 2434082 (20.11.2011)
способ выращивания кристаллов бестигельным методом и устройство для его реализации -  патент 2426824 (20.08.2011)

Класс C30B23/02 выращивание эпитаксиальных слоев

Патенты РФ в классе C30B23/02:
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
способ получения оптических поликристаллических материалов на основе селенида цинка -  патент 2516557 (20.05.2014)
композиционный оптический материал и способ его получения -  патент 2485220 (20.06.2013)
способ получения эпитаксиальных пленок твердого раствора (sic)1-x(aln)x -  патент 2482229 (20.05.2013)
тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе -  патент 2425914 (10.08.2011)
способ получения на подложке кальций-фосфатного покрытия -  патент 2372101 (10.11.2009)
способ получения эпитаксиальных пленок растворов (sic) 1-x(aln)x -  патент 2333300 (10.09.2008)
способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, светоизлучающее устройство на основе ga2o 3 и способ его изготовления -  патент 2313623 (27.12.2007)
буля нитрида элемента iii-v групп для подложек и способ ее изготовления и применения -  патент 2272090 (20.03.2006)
способ получения эпитаксиальных слоев твердых растворов sic-aln -  патент 2260636 (20.09.2005)

Класс C30B29/10 неорганические соединения или композиции

Патенты РФ в классе C30B29/10:
подложка для выращивания эпитаксиальных слоев арсенида галлия -  патент 2489533 (10.08.2013)
способ получения эпитаксиальных пленок твердого раствора (sic)1-x(aln)x -  патент 2482229 (20.05.2013)
тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе -  патент 2425914 (10.08.2011)
ферромагнитная полупроводниковая гетероструктура -  патент 2425184 (27.07.2011)
способ получения трехмерного фотонного кристалла на основе пленки опала с кремнием -  патент 2421551 (20.06.2011)
способ получения оптической среды на основе наночастиц sio2 -  патент 2416681 (20.04.2011)
способ получения на подложке кальций-фосфатного покрытия -  патент 2372101 (10.11.2009)
подложка для выращивания эпитаксиальных слоев нитрида галлия -  патент 2369669 (10.10.2009)
способ получения композиционного материала на основе фотонных кристаллов из оксида кремния -  патент 2358895 (20.06.2009)
монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля, способ его выращивания и применение в качестве фильтра ультрафиолетового излучения -  патент 2357020 (27.05.2009)

Класс H01L35/34 способы и устройства, специально предназначенные для изготовления или обработки таких приборов или их частей

Патенты РФ в классе H01L35/34:
способ получения термоэлектрического материала -  патент 2528280 (10.09.2014)
модуль для термоэлектрического генератора и термоэлектрическмй генератор -  патент 2528039 (10.09.2014)
способ изготовления термоэлектрического генератора -  патент 2525322 (10.08.2014)
микроструктура для термоэлектрического генератора на основе эффекта зеебека, и способ получения такой микроструктуры -  патент 2521147 (27.06.2014)
способ изготовления термоэлектрического охлаждающего элемента -  патент 2521146 (27.06.2014)
способ изготовления полупроводниковых ветвей для термоэлектрического модуля и термоэлектрический модуль -  патент 2515128 (10.05.2014)
способ получения термоэлектрического материала n-типа на основе твердых растворов bi2te3-bi2se3 -  патент 2509394 (10.03.2014)
способ изготовления термоэлектрического элемента и термоэлектрический элемент -  патент 2475889 (20.02.2013)
нанокомпозитный термоэлектрик и способ его получения -  патент 2474010 (27.01.2013)
способ получения термоэлектрического материала p-типа на основе твердых растворов bi2te3-sb2te3 -  патент 2470414 (20.12.2012)


Наверх