Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения



Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения
Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения

 

H01L33/34 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2563324:

Общество с ограниченной ответственностью "Энергомаштехника" (ООО "ЭМТ") (RU)

Настоящее изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния. Cпособ получения наноструктур на поверхности карбида кремния содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса. Технический результат изобретения заключается в увеличении коэффициента пропускания карбида кремния. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния.

Из уровня техники известен способ получения наноструктур на поверхности твердых тел, включающий лазерную абляцию в кювете с твердой мишенью, закрепленной на дне кюветы (см., например, Е.В. Бармина, М. Барбероглоу, В. Зорба, А.В. Симакин, Е. Стратакис, Г.А. Шафеев, К. Фотакис.- Квантовая электроника, 39, 89-93, (2009)). В качестве рабочей жидкости использовался этанол, пропанол или вода. В качестве материала мишеней использовались Al, Та, Ti, W и др.

Недостатками известного способа является то, что невозможно получить достаточный коэффициент, пропуская в случае использования подложки из применяемых качестве материала мишеней Al, Та, Ti, W и др, например, в светодиодах системы flip-chip.

Технический результат предлагаемого способа заключается в увеличении коэффициента пропускания, что является важной характеристикой в случае использования подложки из карбида кремния в светодиодах системы flip-chip.

Технический результат достигается тем, что применяют способ получения наноструктур на поверхности карбида кремния согласно настоящему изобретению. Способ содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.

Указанный технический результат достигается тем, что за счет рельефа, возникающего после воздействия ультрафиолетового лазерного излучения, меняется эффективный относительный показатель преломления на границе карбид кремния - воздух. Средний размер наноструктур, получаемых в ходе облучения карбида кремния ультрафиолетовым лазерным излучением, меньше, чем длина волны излучения светодиода.

Указанный технический результат достигается также тем, что облучение происходит в воде, очищенной обратным осмосом. В случае облучения на воздухе абляция протекает неконгруэнтно - карбид кремния разлагается на кремний и углерод, соответственно. Указанный неконгруэнтный режим является нежелательным, так как в этом случае за счет химического состава облученной поверхности коэффициент поглощения карбида кремния увеличится.

Сущность способа поясняется чертежами, на которых на Фиг.1:

1 - пучок лазерного излучения;

2 - кварцевая фокусирующая линза (фокусное расстояние 5 см);

3 - кювета с водой, очищенной обратным осмосом;

4 - мишень из карбида кремния;

5 - X-Y координатный столик.

На Фиг.2 представлена морфология поверхности карбида кремния после воздействия ультрафиолетового лазерного излучения. Изображение получено с помощью атомно-силового микроскопа. Глубина рельефа зависит от числа лазерных импульсов и плотности энергии на образце, которая обычно составляет несколько Джоулей на квадратный сантиметр.

Характерный поперечный размер наноструктур составляет 180-250 нанометров, в зависимости от плотности энергии лазерного излучения на образце.

Предлагаемым способом получения наноструктур является облучение ультрафиолетовым излучением (1) мишени (4) из карбида кремния (4H-SiC) в воде, очищенной обратным осмосом. Лазерное излучение фокусируется на мишени (4) посредством кварцевой фокусирующей линзы (2) с фокусным расстоянием 5 см.

Мишень (4) в свою очередь находится в кювете (3) с водой, очищенной обратным осмосом, которая стоит на X-Y координатном столике (5) для возможности ее перемещения с заданной скоростью.

Лазерное излучение фокусировалось на мишени (4) сквозь слой воды толщиной несколько миллиметров, а площадь сечения пучка в плоскости мишени (4) определялась по размерам модифицированной области.

В качестве источника излучения используется Nd:YAG лазер (третья гармоника). Длина волны - 355 нм, длительность импульса - 10 пс, частота повторений - 50 кГц, средняя мощность - 3,5 Вт. За счет того, что величина кванта лазерного излучения (3,48 эВ) больше, чем размер запрещенной зоны в карбиде кремния (3,2 эВ), реализуется случай поверхностного поглощения. В результате возможно плавление материала мишени и образование наноструктур на ее поверхности.

Способ получения наноструктур на поверхности карбида кремния, содержащий этапы, на которых:
- устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью;
- устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик;
- осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, отличающийся тем, что
- Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт; и
- в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Согласно изобретению в отличие от обычного светотранзистора с одним излучающим p-n-переходом в светотиристоре в открытом состоянии два перехода являются излучающими, а один переход поглощает тепловую энергию.

Изобретение относится к осветительной технике, а именно к светодиодным осветительным устройствам, в которых в качестве источников света использованы светоизлучающие диоды.

Данный нитридный полупроводниковый ультрафиолетовый светоизлучающий элемент обеспечивается: базовой секцией структуры, которая включает в себя сапфировую подложку (0001) и слой AlN, сформированный на подложке; и секцией структуры светоизлучающего элемента, которая включает в себя слой покрытия n-типа полупроводникового слоя AlGaN n-типа, активный слой, имеющий полупроводниковый слой AlGaN, и слой покрытия p-типа полупроводникового слоя AlGaN p-типа, при этом упомянутый слой покрытия n-типа, активный слой и слой покрытия p-типа сформированы на базовой секции структуры.

Изобретение относится к светодиодной технике и может быть использовано в устройствах автоблокировки на перегоне и на железнодорожных станциях. Устройство содержит печатную плату 1, линзу 2 с квадратным или круглым основанием 3, снабженную светоприемной полусферической поверхностью 4 и светоизлучающей асферической поверхностью 5, направляющие штыри 6, излучатель света 7 с присоединительными выводами, слой антибликового силикона 8, слой силикон-люминофорной композиции 9, слой корректирующего силиконового обрамления 10.

Полупроводниковое светоизлучающее устройство согласно изобретению содержит многослойную подложку, которая содержит основу; и затравочный слой, связанный с основой; и полупроводниковую структуру, выращенную поверх затравочного слоя, причем полупроводниковая структура содержит светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа; при этом вариация показателя преломления в направлении, перпендикулярном направлению роста полупроводниковой структуры, находится между основой и светоизлучающим слоем.

Полупроводниковая структура для фотопреобразующего и светоизлучающего устройств состоит из полупроводниковой подложки (1) с лицевой поверхностью, разориентированной от плоскости (100) на (0,5-10) градусов и, по меньшей мере, одного р-n перехода (2), включающего, по меньшей мере, один активный полупроводниковый слой (3), заключенный между двумя барьерными слоями (4) с шириной запрещенной зоны Eg0.

Использование: для получения управляемой последовательности мощных лазерных импульсов. Сущность изобретения заключается в том, что лазер-тиристор содержит катодную область (1), включающую подложку n-типа проводимости (2), широкозонный слой n-типа проводимости (3), анодную область (4), включающую контактный слой p-типа проводимости (5), широкозонный слой p-типа проводимости (6), одновременно являющийся слоем оптического ограничения лазерной гетероструктуры и эмиттером, инжектирующим дырки в активную область (13), первую базовую область (7), слой p-типа проводимости (8), вторую базовую область (9), слой n-типа проводимости (10), волноводную область (12), оптический Фабри-Перо резонатор, образованный естественно сколотой гранью (14) с нанесенным просветляющим покрытием и естественно сколотой гранью (15), первый омический контакт (16), второй омический контакт (18), мезаканавку (19), третий омический контакт (20), при этом параметры материалов слоев первой и второй базовых областей удовлетворяют определенным выражениям.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для разработок и производства высокоэффективных источников с управляемым спектром излучения. Источник излучения выполнен в виде двух тонких (менее 0,5 мм) пластин из термостойкого стекла, склеенных вакуумплотно по периметру, на которые нанесены пленочные электроды, на одной - прозрачный, на другой - отражающий.

Изобретение относится к области светотехники и может быть использовано при изготовлении источников света, используемых в составе светотехнического оборудования для общего и местного наружного и внутреннего освещения.

Изобретение относится к осветительному устройству, содержащему материал (2) для преобразования первичного света (4) во вторичный свет (5), при этом материал (2) для преобразования содержит преобразующий фотолюминесцентный материал (15), который деградирует до непреобразующего фотолюминесцентного материала со временем, когда материал (2) для преобразования освещается первичным светом (4).

Сухие клеи // 2563217
Изобретение относится к сухим клеевым соединениям, микроструктурным и наноструктурным поверхностям, а также эластичным поверхностям для сухой адгезии. Сухое клеевое соединение содержит: a) микроструктурную и наноструктурную поверхность, и b) эластичную поверхность, имеющую твердость по Шору А около 60 или менее.

Изобретение относится к области химии, биологии и молекулярной медицины. Способ относится к получению наноразмерной системы доставки трифосфата азидотимидина в клетки млекопитающих и включает модификацию носителя, в качестве которого используют коммерческие аминосодержащие наночастицы диоксида кремния размером до 20 нм, путем суспендирования последних в ДМСО, содержащем 5% триэтиламин, до конечной концентрации 50-100 мг/мл с последующей обработкой полученной суспензии равным объемом 5% N-гидроксисукцинимидного эфира 5-(пропинилокси)-5-оксопентановой кислоты или 10% пентафторфенилового эфира 6-пропинилоксигексановой кислоты в ДМСО и последующую иммобилизацию трифосфата азидотимидина на полученных алкино-модифицированных наночастицах.

Изобретение относится к технологии обработки кремниевых монокристаллических пластин и может быть использовано для создания электронных структур на его основе. Способ электрической пассивации поверхности кремния тонкопленочным органическим покрытием из поликатионных молекул включает предварительную подготовку подложки для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, приготовление водного раствора поликатионных молекул, адсорбцию поликатионных молекул на подложку в течение 10-15 минут, промывку в деионизованной воде и сушку подложки с осажденным слоем в потоке сухого воздуха, при этом в качестве подложки использован монокристаллический кремний со слоем туннельно прозрачного диоксида кремния, с шероховатостью, меньшей или сравнимой с толщиной создаваемого покрытия, предварительную подготовку кремниевой подложки проводят путем ее кипячения при 75°C в течение 10-15 минут в растворе NH4OH/H2O2/H2O в объемном соотношении 1/1/4, для приготовления водного раствора поликатионных молекул использован полиэтиленимин, а во время адсорбции поликатионных молекул на подложку осуществляют освещение подложки со стороны раствора светом с интенсивностью в диапазоне 800-1000 лк, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции.

Изобретение относится к способам получения наноструктурированных материалов. Технический результат изобретения заключается в получении структурированных сплошных и наноостровковых пленок без использования сложных технических средств.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению длинномерных прутков с нанокристаллической структурой для медицинских изделий. Способ включает интенсивную пластическую деформацию заготовки при температуре, не превышающей температуру рекристаллизации материала заготовки.

Изобретение относится к химии и водородной энергетике и может быть использовано в транспортном машиностроении. Водород получают в генераторе 1, направляют в приёмник 2, разделяют на два потока 3 и воздействуют на них импульсным магнитным полем с амплитудой магнитной индукции В более 100 гаусс.

Изобретение относится к технологиям получения наноструктурированного углеродного материала и может быть использовано в химической, электротехнической, машиностроительной промышленности при изготовлении усиливающих наполнителей резин и пластмасс, пигментов для типографских красок, в производстве сплавов, специальных сортов бумаги, электродов, гальванических элементов.

Изобретение относится к области резки стекла и может применяться в составе ручного и механического инструмента. При изготовлении режущей головки стеклореза в качестве режущего элемента используют графеновый кластер в виде пачки плоскопараллельных графенов, связанных между собой по одному из торцов (графеновую пемзу), или графеновый ламинат - материал в виде параллельных слоёв плоских графенов, связанных твёрдым материалом по поскостям.

Изобретение относится к области исследования физических свойств металлов и сплавов, а именно к анализу вязкости разрушения тонких пленок многокомпонентных аморфно-нанокристаллических металлических сплавов (АНКМС) после их перехода из одного состояния в другое, в результате термической обработки, то есть определению условий, при которых данные сплавы приобретают требуемые свойства.

Изобретение относится к технологиям получения массивов углеродных нанотрубок на поверхности подложки. В реакционной камере формируют поток рабочего газа, содержащего несущий газ, газообразный углеводород и предшественник катализатора для синтеза углеродных нанотрубок.

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, а именно к технологической вакуумной установке для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности стальной детали. Упомянутая установка содержит вакуумную камеру, соединенную с вакуумным насосом, механизм закрепления детали, газопламенную горелку, жестко закрепленную в корпусе вакуумной камеры под углом к поверхности детали, механизм подачи порошкового материала с эффектом памяти формы в газопламенную горелку, пирометр для измерения температуры обрабатываемой детали, технологический модуль для ионной очистки поверхности обрабатываемой детали, приспособление для поверхностно-пластического деформирования детали для формирования наноструктурированного слоя с эффектом памяти формы, выполненное в виде пресса с верхней неподвижной и нижней подвижной траверсой с закрепленной плоской обрабатываемой деталью, которые расположены в вакуумной камере, понижающий трансформатор для дополнительного нагрева поверхности детали, узел для охлаждения детали для получения отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании и блок управления для высокоскоростного газопламенного напыления. Рассматриваемая установка дополнительно содержит ванну для жидкометаллического расплава, установленную в вакуумной камере под нижней траверсой с деталью. Вокруг ванны расположены нагревательные элементы, а между ними и корпусом установлены теплоотражающие экраны, предохраняющие корпус вакуумной камеры от перегрева. Механизм закрепления детали расположен на нижней траверсе, узел для охлаждения детали закреплен на верхней траверсе, а газопламенная горелка выполнена многоканальной для подачи порошковых материалов одновременно из нескольких порошковых дозаторов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Наверх