Способ получения лазерного излучения на квантовых точках и устройство для его реализации



Способ получения лазерного излучения на квантовых точках и устройство для его реализации
Способ получения лазерного излучения на квантовых точках и устройство для его реализации
Способ получения лазерного излучения на квантовых точках и устройство для его реализации
Способ получения лазерного излучения на квантовых точках и устройство для его реализации
Способ получения лазерного излучения на квантовых точках и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2570102:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) (RU)

Использование: для изготовления светоизлучающих структур на квантовых точках. Сущность изобретения заключается в послойном выращивании на подложке GaAs молекулярно-пучковой эпитаксией буферного слоя GaAs, нижнего слоя сверхрешеток на основе соединений AlGaAs/GaAs, волноводного слоя GaAs, содержащего активную область на основе квантовых точек InAs и квантовой ямы InAs, прикрывающего слоя GaAs, верхнего слоя сверхрешеток на основе AlGaAs/GaAs и верхнего контактного слоя GaAs, в активной области слой квантовых точек выращивают со скоростью, не превышающей 0,03 нм/с, в потоках мышьяка и индия с соотношением плотности потоков (10-12):1 и последующей выдержкой слоя квантовых точек в потоке чистого мышьяка в течение 1 мин для увеличения равномерности квантовых точек по высоте. Технический результат: обеспечение возможности повышения эффективности работы, создания более эффективного лазерного излучателя и использования одного слоя квантовых точек. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к способам изготовления светоизлучающих структур на квантовых точках, а более конкретно лазеров, работающих в инфракрасном диапазоне длин волн при комнатной температуре.

Лазеры с квантовыми точками (далее: КТ) представляют большой практический интерес, поскольку они обладают большей эффективностью за счет меньшей пороговой плотности тока и меньших внутренних потерь и более высокой температурной стабильностью по сравнению с другими типами полупроводниковых лазеров.

Инжекционные лазеры с КТ диапазона излучения вблизи 1.3 мкм используют, например, в системах оптической связи. Излучение с длиной волны около 1.06 мкм могут использоваться в качестве задающих лазеров для твердотельных усилителей на основе редкоземельных ионов и других оптоэлектронных устройствах.

Известно большое количество различного типа лазеров на КТ на основе соединений A3B5 [1-2]. Активной зоной таких лазеров является один или чаще несколько слоев КТ.

Известен способ изготовления наноструктур на основе самоорганизующейся КТ, использующей образование трехмерных островков размером 10-50 нм непосредственно в процессе эпитаксиального роста полупроводникового материала, имеющего постоянную решетки, отличающуюся от постоянной решетки подложки [3].

Известен каскадный лазер на основе КТ [4], включающий подложку, снабженную электрическим контактом, один или более слоев КТ, отделенных друг от друга барьерными областями, и расположенный сверху контактный слой, снабженный электрическим контактом. В слое КТ каждая квантовая точка отделена одна от другой барьерными областями.

Известен способ изготовления светоизлучающих структур на КТ и светоизлучающая структура [5], которые являются наиболее близкими по решаемой технической задаче и достигаемому техническому результату к заявляемым способу получения лазерного излучения на квантовых точках и устройству для его реализации и принятый в качестве прототипа. Известный способ [5] включает последовательное выращивание на подложке GaAs молекулярно-пучковой эпитаксией буферного слоя GaAs, нижнего эмиттерного слоя на основе соединения AlGaAs, волноводного слоя GaAs, содержащего активную область на основе КТ, формируемую последовательным осаждением при температуре подложки 460-520 C слоя InAs толщиной 0,6-0,9 нм при скорости его роста 0,01-0,03 нм/с слоя InGaAs с химическим составом 10-35% по индию при отношении потока мышьяка к потоку индия 1,5-3,0 и прикрывающего слоя GaAs, а также верхнего эмиттерного слоя на основе соединения AlGaAs и контактного слоя GaAs. В светоизлучающей структуре нижний эмиттерный слой формируют из чередующихся слоев AlGaAs и GaAs. Техническим результатом известного способа является изготовление структур, излучающих на длине волны 1,3 мкм.

Недостатками известного технического решения [5] являются высокая стоимость и трудоемкость за счет большого числа слоев квантовых точек InAs, что ведет к значительному расходу материала квантовых точек, сложности и трудоемкости изготовления активной области лазерного излучения. Кроме того, известный прототип [5] характеризуется высоким значением плотности порогового тока, что снижает эффективность его работы.

Заявленное изобретение свободно от указанных недостатков.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности работы, снижение стоимости за счет уменьшения расхода материала квантовых точек, уменьшение трудоемкости за счет создания более эффективного лазерного излучателя и использования одного слоя квантовых точек, соединенных с квантовой ямой наномостиком и миниатюризация устройства. Созданная система имеет пороговую плотность тока в несколько раз ниже, чем в прототипе.

Указанный технический результат достигается заявленным способом получения лазерного излучения на квантовых точках, включающим послойное выращивание на подложке GaAs молекулярно-пучковой эпитаксией буферного слоя GaAs, нижнего слоя сверхрешеток на основе соединений AlGaAs/GaAs волнового слоя GaAs, содержащего активную область на основе квантовых точек и квантовой ямы (устройство активной области, см.ниже), прикрывающего слоя, верхнего слоя сверхрешеток на основе AlGaAs/GaAs верхнего контактного слоя GaAs

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что активная область формируется последовательным осаждением при температуре подложки 485°C слоя InAs толщиной 0,6 нм при скорости его роста 0,03 нм/с, последующей выдержкой структуры в потоке мышьяка в течение 1 мин для увеличения равномерности по размерам КТ, промежуточного слоя GaAs толщиной 3-10 нм, слоя InGaAs квантовой ямы с химическим составом 12-15% по индию при отношении потока мышьяка к потоку индия 10.0-12.0

Технический результат в заявленном изобретении реализован изготовлением структуры, активная область которой при оптимизированных технологических параметрах состоит из квантовых точек и квантовой ямы, соединенных наномостиками, и созданием способа получения лазерного излучения с использованием одного слоя КТ InAs, отделенных от КЯ зарощенным промежутком GaAs и связанных с КЯ перемычками (наномостиками), и созданием светоизлучающего (лазерного) устройства на его основе.

Сущность заявленного способа получения лазерного излучения на КТ иллюстрируется Фиг. 1 - 5.

На Фиг. 1 представлена схема расположения слоев КТ, КЯ, СЗ и слоев GaAs в лазерной структуре.

На Фиг. 2 представлен график зависимости интенсивности излучения на длине волны 1.04 мкм от плотности тока.

На Фиг. 3 представлен спектр электролюминесценции до (кривая 1) и после возникновения лазерного излучения.

На Фиг. 4 представлено изображение активного участка лазерной структуры, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа, где QW - квантовая яма, QT - квантовая точка (стрелками показан наномостик).

На Фиг. 5 показан общий вид лазерного излучателя в корпусе.

Для решения задачи в части способа получения проводится послойное напыление слоев различного состава методом молекулярно-пучковой эпитаксии (на Фиг. 1 показана схема расположения слоев). Светоизлучающая структура на основе инвертированной туннельно-инжекционной наноструктуры состоит из КТ в нижнем слое, КЯ в верхнем слое и барьерного слоя с наномостиками между ними.

Устройство для реализации способа получения лазерного излучения на квантовых точках состоит из последовательных слоев, и изготовление светоизлучающей структуры (Фиг.1) включает последовательное выращивание молекулярно-пучковой эпитаксией на легированной подложке GaAs: (1) легированного буферного слоя GaAs, (2) нижней ограничивающей сверхрешетки на основе нанослоев AlGaAs/GaAs, (3) области электронного ограничения, включающей активную область (5), заключенную между нижней (4) и верхней (6) обкладками нелегированного GaAs, (7) верхней ограничивающей сверхрешетки на основе нанослоев AlGaAs/GaAs, (8) покровного легированного слоя GaAs.

Активная область формируется последовательным осаждением: (5) слоя КТ InAs толщиной 0,6 нм при температуре 485°C и скорости роста 0,03 нм/с 1-минутной выдержкой в потоке мышьяка для выравнивания КТ по размерам; (9) барьерного слоя GaAs толщиной от 3,5 до 6,0 нм; (6) слоя КЯ InGaAs с химическим составом 15% по индию при отношении потока мышьяка к потоку индия 10,0-12,0.

В отличие от прототипа активная область содержит один слой КТ InAs, отделенный от КЯ слоем GaAs, содержащим наномостики. КТ в отличие от прототипа выдерживаются 1 минуту при температуре 485°C для выравнивания их по размеру. Лазерная генерация возникает в данной структуре при плотности тока 15 А/см2, что значительно ниже, чем в прототипе (70 A/см2).

Устройство для получения лазерного излучения включает подложку GaAs, на которую методом эпитаксии напылен легированный буферный слой GaAs, включающий нижний слой ограничивающих сверхрешеток на основе AlGaAs/GaAs, волноводный слой GaAs с активной областью КТ InAs, верхний слой сверхрешеток на основе AlGaAs/GaAs, контактный слой GaAs.

Активная зона лазерного устройства содержит один слой КТ InAs. Они прогреты в течение 1 минуты при температуре 485°C для создания однородности размера. Слой КТ отделен от квантовой ямы слоем GaAs толщиной 3,5-6 нм. КТ связаны с КЯ наномостиками, расположенными у вершины КТ. Для получения лазерного излучения эпитаксиальные структуры были снабжены контактами Ge:Au и включены в цепь постоянного тока.

Заявленный способ был апробирован в Санкт-Петербургском государственном университете в режиме реального времени.

Результаты испытаний отражены на чертежах в виде соответствующих зависимостей.

Как видно из Фиг.2, на которой представлена зависимость интенсивности электролюминесценции из КТ от плотности тока, при значении плотности тока больше 10 А/см2 резко меняется наклон кривой.

Из представленного на Фиг.3 вида спектра электролюминесценции эпитаксиальной структуры при плотности тока 10 А/см2 (кривая 1) и 15 А/см2 (кривая 2) отчетливо видно возникновение узкой линии при длине волны 1,0 мкм на кривой 2. При этом ширина полосы излучения КТ на половине высоты уменьшилась с 600 до 90. Оба эти факта - сверхлинейный рост интенсивности люминесценции КТ и спектральное обужение линии излучения - однозначно свидетельствуют о возникновении лазерного излучения. Эффект возникновения лазерного излучения был подтвержден на том же образце при оптической накачке импульсным лазером.

В ходе апробации заявленного изобретения было подтверждено существование наномостиков исследованиями на просвечивающем электронном микроскопе (Фиг 4.); на Фиг.5 показан общий вид лазерного излучателя.

Заявленное изобретение представляет собой одномодовый миниатюрный лазерный излучатель с длиной волны 1.04 мкм. Излучающая поверхность имеет диаметр 1 мм. Сам излучатель находится в стандартном корпусе, диаметр которого 8 мм.

Лазерный излучатель имеет всего один слой КТ, что отличает его от многослойных излучателей и способствует экономии материала InAs.

В отличие от прототипа заявленное изобретение имеет более высокую эффективность за счет получения пороговой плотности тока на менее чем в четыре раза ниже, чем в прототипе.

Техническо-экономическая эффективность изобретения состоит в повышении эффективности, снижении стоимости светоизлучающей структуры, уменьшении пороговой плотности тока, а также миниатюризации и уменьшении трудоемкости ее создания, что реализовано за счет использования одного слоя квантовых точек, соединенных с квантовой ямой наномостиком, и способа получения лазерного излучения с использованием одного слоя КТ InAs, отделенных от КЯ заращенным промежутком GaAs и связанных с КЯ перемычками, и позволяет использовать его в оптоэлектронике, в частности в лазерах, работающих в инфракрасном диапазоне длин волн при комнатной температуре

Источники информации

1. Н.Н. Леденцов и др. Физика и техника полупроводников (ФТП); 1998, N4, с.32.

2. D. Bimberg, М. Grudmann, N. Ledencov, Quantum Dot Heterostrutcheres 1999.

3. Патент США 56144 35 МПК: H01S 03/19. Опубликован 25.03 1997.

4. Патент США 59635571 МПК: H01S 03/19. Опубликован 05.10.1999.

5. Патент РФ №2205468 «Способ изготовления светоизлучающей структуры на квантовых точках и светоизлучающая структура»; МПК: H01L 21/20; H01S 05/343 (прототип).

1. Способ получения лазерного излучения на квантовых точках, заключающийся в послойном выращивании на подложке GaAs молекулярно-пучковой эпитаксией буферного слоя GaAs, нижнего слоя сверхрешеток на основе соединений AlGaAs/GaAs, волноводного слоя GaAs, содержащего активную область на основе квантовых точек InAs и квантовой ямы InAs, прикрывающего слоя GaAs, верхнего слоя сверхрешеток на основе AlGaAs/GaAs и верхнего контактного слоя GaAs, отличающийся тем, что в активной области слой квантовых точек выращивают со скоростью, не превышающей 0,03 нм/с, в потоках мышьяка и индия с соотношением плотности потоков (10-12):1 и последующей выдержкой слоя квантовых точек в потоке чистого мышьяка в течение 1 мин для увеличения равномерности квантовых точек по высоте.

2. Устройство для получения лазерного излучения на квантовых точках, включающее легированную подложку GaAs, на которой выращены молекулярно-пучковой эпитаксией слои в последовательности, при которой за легированным буферным слоем GaAs следует нижняя ограничивающая сверхрешетка AlGaAs/GaAs, волноводный слой нелегированного GaAs с активной областью, состоящей из слоя квантовых точек и квантовой ямы на основе системы InGaAs, верхняя сверхрешетка AlGaAs/GaAs и контактный слой легированного GaAs, отличающееся тем, что в активной области слой квантовой ямы выращен поверх слоя квантовых точек с зазором между ними в виде барьерной прослойки из GaAs толщиной, не превышающей 6 нм, и с наномостиками из InAs, сформированными между вершинами квантовых точек и дном квантовой ямы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к квантовой электронной технике. В интегральный инжекционный лазер введены верхняя управляющая область второго типа проводимости, примыкающая к верхнему волноводному слою, нижняя управляющая область второго типа проводимости, примыкающая к нижнему волноводному слою, нижняя управляющая область первого типа проводимости, примыкающая сверху к подложке, а снизу - к нижней управляющей области второго типа проводимости и образующая с ней p-n-переход, омический контакт к нижней управляющей области первого типа проводимости, управляющий металлический контакт, примыкающий сверху к верхней управляющей области второго типа проводимости и образующий с ней переход Шоттки.

Изобретение относится к приборным структурам для генерации мощного электромагнитного излучения суб- и терагерцового диапазонов, которые применяются в компактных и мощных импульсных генераторах, детекторах и смесителях субтерагерцового и терагерцового диапазона частот.

Изобретение относится к оптоэлектронной технике, а именно к полупроводниковым частотно-перестраиваемым источникам инфракрасного (ИК) излучения на основе лазера с дисковым резонатором, работающего на модах шепчущей галереи (Whispering Gallery Modes-WGM).

Изобретение относится к полупроводниковым источникам когерентного излучения (лазерам) на основе переходов электронов между уровнями в полупроводниковых сверхрешетчатых структурах (сверхрешетках) с простым составом периода при использовании электрического поля, создаваемого приложенным к сверхрешетке напряжением.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых лазерных диодов. .

Изобретение относится к электронной технике. Способ изготовления полупроводниковой гетероструктуры для мощного полевого транзистора СВЧ включает расположение предварительно обработанной монокристаллической полуизолирующей подложки арсенида галлия на подложкодержатель в реакторе газофазной эпитаксии, запуск газа-носителя - водорода, нагрев подложкодержателя до рабочей температуры, запуск ростовых технологических газов и последующее наращивание в едином технологическом цикле последовательности слоев заданной полупроводниковой гетероструктуры.

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, в частности тонких пленок на основе монооксида европия, и может быть использовано для создания устройств спинтроники, например спиновых транзисторов и инжекторов спин-поляризованного тока.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ изготовления датчика вакуума с трехмерной пористой наноструктурой заключается в том, что образуют гетероструктуру из различных материалов, в которой формируют тонкопленочный полупроводниковый резистор, после чего ее закрепляют в корпусе датчика, а контактные площадки соединяют с выводами корпуса при помощи контактных проводников.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений А3В5 и соединений А2В6 методом химического газофазного осаждения из металлоорганических соединений и гидридов.

Изобретение относится к технологии кристаллических полупроводниковых структур. В способе изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами подготавливают поверхность базовой полупроводниковой подложки к гомоэпитаксии, наносят на базовую подложку методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой полупроводника, идентичного базовой подложке, обрабатывают границу между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного лазерного излучения, формируя механически ослабленную границу, наносят приборную эпитаксиальную структуру на эпитаксиальный слой, наносят верхние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, разделяют приборную эпитаксиальную структуру на отдельные чипы, таким образом, что вертикальный разрез проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру и эпитаксиальный слой и заканчивается вблизи механически ослабленной границы, прикрепляют приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы, к поддерживающей подложке, отделяют базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры, наносят нижние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, полируют отделенную базовую подложку и передают ее в начало цикла для повторного использования.

Изобретение относится к технологии выращивания эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы на слоистой кристаллической структуре с оптически ослабленной границей.

Изобретение относится к области технологии получения твердых кристаллических материалов методом газофазной эпитаксии. При выращивании эпитаксиальной пленки нитрида третьей группы 3 на ростовой подложке 1 используют полиморфный углеродный буферный слой 4, расположенный между подложкой 1 и эпитаксиальной пленкой 3 и состоящий из смеси поликристаллического углерода с преимущественно вертикально ориентированными базисными плоскостями 5, поликристаллического углерода с преимущественно горизонтально ориентированными базисными плоскостями 6 и аморфного углерода 7.

Изобретение относится к технологии получения кремниевых наноструктур. В способе изготовления кремниевого чувствительного элемента для люминесцентного сенсора кислорода на подложке монокристаллического кремния p-типа проводимости с кристаллографической ориентацией поверхности (100) с удельным сопротивлением от 1 до 10 мОм·см выращивается слой пористых кремниевых нанонитей методом последовательного выдерживания в следующих растворах: вначале в водном растворе нитрата серебра с концентрацией от 0.02 до 0.04 моль/л и плавиковой кислоты с концентрацией 5 моль/л в соотношении 1:1 в течение времени от 30 до 60 с для нанесения наночастиц серебра на поверхность кремниевой пластины, затем в смеси плавиковой кислоты с концентрацией 5 моль/л и 30% перекиси водорода в соотношении 10:1 в течение времени от 20 до 60 мин для образования кремниевых нанонитей в результате химического травления кремниевой пластины в местах, покрытых наночастицами серебра, и в завершении - в 65%-ном растворе азотной кислоты в течение времени от 10 до 20 мин для удаления наночастиц серебра и стабилизации поверхности кремниевых нанонитей, в результате чего получаются пористые кремниевые нанонити с длиной от 2 до 5 мкм, размером поперечного сечения от 30 до 300 нм, обладающие люминесценцией в диапазоне от 650 до 850 нм, интенсивность которой зависит от присутствия молекул кислорода.

Изобретение относится в технологии производства пленок карбида кремния на кремнии, которые могут быть использованы в качестве подложек или функциональных слоев при изготовлении приборов полупроводниковой электроники, работающих в экстремальных условиях - повышенных уровнях радиации и температур.

Способ формирования наноразмерных структур предназначен для получения полосок тонких пленок наноразмерной ширины с целью их исследования и формирования элементов наноэлектромеханических систем (НЭМС). Сущность изобретения заключается в том, что в способе формирования наноразмерных структур, включающем получение заготовок тонких пленок и выделение из них полосок тонких пленок, по меньшей мере, одну заготовку тонкой пленки закрепляют внутри заполненного объема, который устанавливают в держатель микротома таким образом, чтобы плоскость заготовки тонкой пленки оказалась непараллельна плоскости реза, после этого ножом осуществляют рез заполненного объема с, по меньшей мере, одной заготовкой тонкой пленки и получение плоского фрагмента с полоской тонкой пленки. Существуют варианты, в которых заполненный объем устанавливают в держателе микротома таким образом, чтобы плоскость заготовки тонкой пленки оказалась перпендикулярна плоскости реза и перпендикулярна направлению реза; или заполненный объем устанавливают в держателе микротома таким образом, чтобы плоскость заготовки тонкой пленки оказалась перпендикулярна плоскости реза и параллельна направлению реза. Существуют также варианты, в которых после осуществления реза проводят исследование зондом сканирующего зондового микроскопа поверхности заполненного объема с, по меньшей мере, одной заготовкой тонкой пленки; или производят модификацию заготовки тонкой пленки, расположенной внутри заполненного объема. Существуют также варианты, в которых модификация заготовки тонкой пленки заключается в механическом воздействии на нее зондом; или в электрическом воздействии на нее зондом; или в электрохимическом воздействии на нее зондом; или в воздействии на нее электронным пучком; или в воздействии на нее ионным пучком; или в воздействии на нее рентгеновским пучком; или в воздействии на нее пучком альфа-частиц; или в воздействии на нее пучком протонов; или в воздействии на нее пучком нейтронов. Существует также вариант, в котором внутри заполненного объема закрепляют набор заготовок тонких пленок; при этом заготовки тонких пленок расположены параллельно друг другу. Существует также вариант, в котором в качестве тонких пленок используется графен. Все перечисленные варианты способа расширяют его функциональные возможности.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллического, полученного химическим осаждением из газовой фазы (ХОГФ), синтетического алмазного материала, который может быть использован в качестве квантовых датчиков, оптических фильтров, частей инструментов для механической обработки и исходного материала для формирования окрашенных драгоценных камней. Алмазный материал имеет общую концентрацию азота непосредственно после выращивания, равную или превышающую 5 ч./млн, и однородное распределение дефектов, которое определяется одной или более из следующих характеристик: (i) общая концентрация азота, когда она отображается масс-спектрометрией вторичных ионов (МСВИ) по площади, равной или превышающей 50×50 мкм, используя область анализа 10 мкм или менее, обладает поточечной вариацией менее чем 30% от среднего значения общей концентрации азота, или когда она отображается посредством МСВИ по площади, равной или превышающей 200×200 мкм, используя область анализа 60 мкм или менее, обладает поточечной вариацией менее чем 30% от среднего значения общей концентрации азота; (ii) концентрация азотно-вакансионных дефектов (NV) непосредственно после выращивания равна или превышает 50 ч./млрд при измерении с использованием замеров УФ-видимого поглощения при 77 К, где азотно-вакансионные дефекты однородно распределены по алмазному материалу так, что при возбуждении с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 514 нм с размером пятна равным или меньше чем 10 мкм при комнатной температуре с использованием 50 мВт лазера, работающего в непрерывном режиме, и отображаемая по площади, равной или превышающей 50×50 мкм, с интервалом данных менее 10 мкм, имеется низкая поточечная вариация, где отношение площадей интенсивностей азотно-вакансионных пиков фотолюминесценции между областями высокой интенсивности фотолюминесценции и областями низкой интенсивности фотолюминесценции составляет менее 2 для либо пика фотолюминесценции (NV0) при 575 нм, либо пика фотолюминесценции (NV-) при 637 нм; (iii) вариация в рамановской интенсивности такова, что при возбуждении с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 514 нм (приводящему к рамановскому пику при 552,4 нм) с размером пятна, равным или меньше чем 10 мкм, при комнатной температуре с использованием 50 мВт лазера, работающего в непрерывном режиме, и отображаемая по площади, равной или превышающей 50×50 мкм, с интервалом данных менее 10 мкм, имеется низкая поточечная вариация, где отношение площадей рамановских пиков между областями низкой рамановской интенсивности и высокой рамановской интенсивности составляет меньше 1,25; (iv) концентрация азотно-вакансионных дефектов (NV) непосредственно после выращивания равна или превышает 50 ч./млрд при измерении с использованием замеров УФ-видимого поглощения при 77 К, где при возбуждении с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 514 нм с размером пятна, равным или меньше чем 10 мкм, при 77 К с использованием 50 мВт лазера, работающего в непрерывном режиме, интенсивность при 575 нм, соответствующая NV0, превышает более чем в 120 раз рамановскую интенсивность при 552,4 нм, и/или интенсивность при 637 нм, соответствующая NV-, превышает более чем в 200 раз рамановскую интенсивность при 552,4 нм; (v) концентрация одиночных азотных дефектов замещения (Ns) равна или превышает 5 ч./млн, где одиночные азотные дефекты замещения однородно распределены по монокристаллическому, полученному ХОГФ, синтетическому алмазному материалу, так что используя характерное инфракрасное поглощение при 1344 см-1 и делая выборку площади больше чем площадь 0,5 мм2, вариация, выведенная делением стандартного отклонения на среднее значение, составляет менее 80%; (vi) вариация в интенсивности красной люминесценции, определенная посредством стандартного отклонения, разделенного на среднее значение, составляет менее 15%; (vii) среднее стандартное отклонение в концентрации нейтрального одиночного азота замещения составляет менее 80%; и (viii) интенсивность окраски, измеренная с использованием гистограммы изображения, полученного микроскопией, со средним уровнем яркости больше чем 50, где интенсивность окраски является однородной по монокристаллическому синтетическому алмазному материалу, так что вариация в сером цвете, характеризующаяся стандартным отклонением уровня яркости, разделенным на среднее значение уровня яркости, составляет менее 40%. Алмазный материал имеет высокое и однородное распределение общих азотных дефектов, одиночных азотных дефектов замещения Ns, азотно-вакансионных дефектов NV, не имеет полосчатости в условиях фотолюминесценции. Однородность достигается по всему алмазному материалу, выращенному в ходе одного цикла и от цикла к циклу выращивания. 19 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.

Изобретение относится к технологии получения тонких пленок полупроводниковых материалов и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов, на основе гетеропереходов. Изобретение позволяет упростить технологию получения тонких пленок поликристаллического карбида кремния на монокристаллическом кремнии путем газофазной карбидизации монокристаллического кремния, улучшить качество пленок за счет высокой адгезии и малого рассогласования кристаллических решеток. Способ газофазной карбидизации поверхности монокристаллического кремния включает нагрев подложки за счет теплопередачи от бесконтактного нагреваемого столика, в качестве источника кремния используется сама подложка, в качестве источника углерода используется бытовая смесь пропан-бутана в соотношении 1:1000-1:10000 в присутствии смеси аргон-водорода, содержащей 10-50% водорода, нагрев поверхности подложки осуществляется до температур 1350-1405°C с использованием термотренировки до 50°C от заданной температуры, со скоростями охлаждения менее 20°C/мин, в расширенном диапазоне давлений в реакторе 5-1100 мбар, или в качестве источника углерода используются газообразные углеводороды CH4, C2H6, C6H8. 1 ил.

Изобретение относится к способу выращивания пленки нитрида галлия путем автосегрегации на поверхности подложки-полупроводника из арсенида галлия и может быть использовано при изготовлении светоизлучающих диодов, лазерных светодиодов, а также сверхвысокочастотных транзисторных приборов высокой мощности. Подложку помещают в атмосферу прокачиваемого со скоростью 5-10 л/ч газа в виде газообразного азота или аргона с добавками азота и водорода, при этом осуществляют нагрев подложки до температуры 600-1100°С, выдержку при указанной температуре в течение 1-3 ч и охлаждение в печи. В частных случаях осуществления изобретения аргон с добавками азота и водорода содержит до 15% азота и до 4% водорода. Перед прокачкой газа подложку размещают в трубчатом алундовом тигеле, который помещают в кварцевую ампулу, при этом прокачку упомянутого газа осуществляют с одновременным нагревом подложки, выдержкой и охлаждением. Нагрев подложки осуществляют до 1050°С. Обеспечивается упрощение процесса выращивания пленок и снижение его длительности, а также получение ориентированных монокристаллических слоев разнообразных видов (иглы, нити, пластины). 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр., 4 табл.

Изобретение относится к технологии эпитаксии кремний-германиевой гетероструктуры, основанной на сочетании сублимации кремния с поверхности источника кремния, разогретого электрическим током, и осаждения германия из германа в одной вакуумной камере, и может быть использовано для производства полупроводниковых структур. Технический результат изобретения - разработка основанного на сублимации кремния в среде германа способа комбинированного выращивания высокостабильной малодефектной кремний-германиевой гетероструктуры с улучшенной контролируемостью процесса выращивания, на уровне создания режимной основы реализации программно-управляемого технологического процесса роста высококачественной гетероструктуры. В способе выращивания кремний-германиевой гетероструктуры путем испарения сублимационной пластины, выполненной из кремния или кремния с легирующей примесью и нагреваемой в результате пропускания через нее электрического тока, и одновременного осаждения германия из газовой среды германа при низком давлении в одной вакуумной камере выращивание ведут в условиях направленного напуска германа на упомянутую сублимационную пластину в вакуумной камере и при поддерживании скорости роста слоя кремний-германиевого твердого раствора, определяемой в зависимости от температуры нагрева указанной сублимационной пластины и при температуре нагрева подложки, выбираемой из интервала 300-400°C. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх