Способ получения полупроводникового пьезопреобразователя

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2526880/25 (22) 26.09.77 (46) 15.1293 Ьол Na 45-46 (72} Тиман БЛ„Загоруйко Ю.А„Файнер МШ (в) Я (и) б7б121 А1 (51)5 негь4г гг ногьгщз

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ . (57) б76121 может быть использовано в радиоэлектронике для изготовления элементов в ультра-. 5

30 завателя. 35

Целью изобретения является повыше45

Изобретение предназначено для получения полупроводниковых пьезопреобразователей на высокоомном рабочем слое и звуковых линиях задержкИ, твердотельных усилителях и генераторах, устройствах электронно-оптическй обработки информа1 ции.

Ф S

Известен способ получения полупроводникового пьезопреобразователя, заключающийся в вакуумном напылении дозированного слоя меди на нагретую до

450" С низкоомную пластину сульфида кадмия в течение 14 — 40 мин и последующем напылении (после остывания) на высокоомный рабочий слой пластины слоя серебра, служа щего электродом.

Нанесение серебряного электрода несколько увеличивает электрическую прочность преобразователя, однако при этом значительно (больше чем на 30дБ) возрастают потери на двойное пьезопреобразование.

Известен способ получения полупроводникового пьезопреобразователя„ включающий нанесение компенсирующей примеси на низкоомную пластину монокристалла сульфида кадмия и диффузионный от>киг, Недостатком известного способа состоит в низкой электрической прочности, узкой полосе пропускания. и низком рабочем диапазоне резонансных частот пьезопреобрание электрической прочности без увеличения потерь на пьезопреобраэование, расширение полосы пропускания и увеличение рабочего диапазона резонансных частот пьвзопреобразователя.

Указанная цель достигается тем, что диффузионный отжиг проводят на воздухе при температуре 250-350 С в течение 1 — 15 мин при одновременном воздействии света с длиной волны 0,50 — 0,75 мкм и плотностью излучения 150 — 500 мВт/см, после чего пла2 стину охлаждают и на поверхность пластины s вакууме наносят слой индия.

Процесс формирования высокоомного рабочего слоя пьезопреобразователя при одновременном воздействии температуры и облучения приповерхностного слоя кристалла позволяет осуществить процесс диффузии компенсирующей примеси на заданную глубину при более низких температурах, чем при получении пьезополупроводниковых преобразователей известными ранее способами. Принципиальное отличие данного способа от используемых в настоя10

20 щее время при получении пьезопреобразователя состоит в том, что процесс компенсации и образование высокоомного рабочего слоя в приповерхностной области пьезополупроводникового кристалла происходит при более низких температурах и обусловлен не только воздействием температурного отжига, но и процессом изменения зарядового состояния примеси или фотохимическими реакциями, происходящими в результате светового облучения кристалла при одновременном воздействии температуры. Сокращение продолжительности диффузионного отжига в настоящем способе уменьшает диффузионное размытие, образующееся при диффузии компенсирующей примеси, высокоомного рабочего слоя, в результате чего уменьшаются потери на пьезопреобразование.

Локальное облучение световым излучением части поверхности кристалла при одновременном воздействии температуры приводит увеличению скорости диффузии компенсирующей примеси на освещенных частях кристалла по сравнению с его затемненными частями. Образующиеся при этом диффузионные слои на затемненных и освещенных частях кристалла отличаются толщиной и профилем высокоомного рабочего слоя, что обеспечивает возможность изготовления многоканального пьеэопреобразователя с различными резонансными частотами отдельных каналов, Пример. На пластину низкоомного сульфида кадмия Z-среза размером 5 х 5 х

10 мм напылением в вакууме (5 10 мм рт.ст.) наносили слой меди толщиной - 5 мкм. Для отжига пластину помещали в муфельную печь типа СУОЛ-0,25, 1/12-Ml c температурой 300 С. Одновременно на пластину направляли световой поток гелий-неонового лазера (длина волны 0.6328 мкм) с плотностью излучения 200 мВт/см, Время отжига и облучения составляло 10 мин. После этого пластина выниMàëècь из печи, промывались ацетоном, на ее низкоомную сторону напыляли индиевый электрод, толщина слоя 20 мкм. Параметры полученного пьезопреобразователя следующие:

Резонансная частота fo МКц 90

Полоса пропускания, Л t j, 118

Потери на преобразование а, дБ 37

Напряжение пробоя на частоте 100 МГ ц, В 18

Для получения сравнительных данных проводили опыты по получению пьезопреобразователей с различными режимами стжига, Результаты приведены в табл. 1, 676121 возможность изготовления многоканальных пьезопреобразователей с различными частотами отдельных каналов, что значительно расширит области применения, 5 В табл. 2 проведено сопоставление параметров пьезопреобразователей, полученных различными способами, Использование настоящего способа получения полупроводникового пьезопреобразователя по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества: улучшение электрической прочности пьезопреобразователя без увеличения потерь на пьезопреобразование; расширение полосы пропускания; увеличение диапазона резонансных частот в области низких частот, (56) Грищенко Е.К. Акуст журнал 1967

10 ¹3, с. 446 — 448.

Foster N.F,J. Appl Phys, 1963, 34, N 4, р.

990 †9.

Таблица 1

Пареметры пьезопреобразователя продольнйх колебаний

Режим диффу- Световое облузионного отжи- чение га

Примесь

Оп ыт

Уо о дЯ

Л, мкм

J, мВт/

/см .

f<>, МГц

t, мин

200 .450

Отсутствует

Отсутств ет

10*

Ag 400

* по прототипу .

2

4

6

8

Си

Си

Си

Си

Си

Си

Ag

Ад

Си

:350

400

4

9,5

8

15.

0,63

0,63

0,55

0,75

0,63 .

0,63

0,63

0.63

Отсутствует

Отсутств ет 190 . 98

104 W2

168

67

97

112

96

86

39

38

41 .42

39

40, 37

Пробивноенапря: жение на частоте100

МГц. В

17

16

16

16

16

676121

Таблица2

Диапазон резонансных частот

fo ° MrLl

Способ изготовления Минимальные потери двойного пьезопреобразования >,дБ

Полоса пропу261 скания т о

Пробивное напряжение на частоте 100 МГц, В

90-180

70

110-200

30-190

120

15

©ормула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, включающий нанесение компенсирующей примеси на низкоомную пластину монокристалла сульфида кадмия и диффузионный отжиг, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности без увеличения потерь на пьезопреобразование, расширения полосы

Составитель .

Редактор О.Кузнецова Техред М.Моргентал

Корректор М.Куль

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3347

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, !01

Диффузия меди из напыленного слоя, отжиг в вакууме при

Т-400 С, t-1 — 20 мин

Диффузия меди из напыленного слоя, нагрев при напылении

Т-450 С, t-14 — 40 мин

Диффузия меди иэ напыленного слоя, отжиг на воздухе при облучении Не-Neлазером, А- 0,6328 мкм

J - 200 мВт/см

Т-250 — 350 С, t-1 — 15 мин пропускания и увеличения рабочего диапазона реэрнансных частот пьеэопреобразователя, диффузионный отжиг проводят на воздухе при температуре 250 - 350С в течение 1 — 15 мин при одновременном воздействии света с длиной волны 0,50 - 0,75 мкм и плотностью излучения 150 — 500 мВт/см, после чего пластину охлаждают и

2 на поверхность пластины в вакууме наносят слой индия.