Спосіб отримання гетерошарів оксиду цинку

Спосіб отримання гетерошарів оксиду цинку, що включає підготовку базових підкладинок халькогенідів цинку (ZnTe, ZnSe і ZnS) та їх відпал на повітрі, який відрізняється тим, що перед відпалом на повітрі підкладинки легують 3dелементами методом дифузії у закритому об'ємі з парової фази. (19) (21) u201004684 (22) 20.04.2010 (24) 25.10.2010 (46) 25.10.2010, Бюл.№ 20, 2010 р. (72) МАХНІЙ ВІКТОР ПЕТРОВИЧ, КІНЗЕРСЬКА ОКСАНА ВОЛОДИМИРІВНА, ХУСНУТДІНОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА 3 Задача даної корисної моделі - забезпечення ефективного легування гетерошарів ZnO 3 deлементами при збереженні технологічного методу і режимів його синтезу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб отримання гетерошарів оксиду цинку включає підготовку базових підкладинок ZnTe, ZnSe і ZnS, шляхом їх механічної і хімічної обробки, легування їх 3d-eлементами методом дифузії у закритому об'ємі та послідуючий відпал легованих підкладинок на повітрі. Новизна полягає в послідовності операцій, оскільки невідомий спосіб отримання гетерошарів ZnO легованих 3d-eлeмeнтaми. На Фіг.1-4 зображено спектри фотолюмінесценції при 300 К нелегованих підкладинок ZnSe (Фіг.1) і гетерошарів ZnO (Фіг.2), а також легованих Mn - ZnSe:Mn (Фіг.3) і ZnO:Mn (Фіг.4). Апробація запропонованого способу проводилася на підкладинках селеніду цинку типорозміру 4 4 1 мм3. Вони проходять поетапні механічне та хімічне полірування у хромовому травнику (СrО3:НСl=2:3), а також ретельну відмивку у деіонізованій воді та сушку. Якість обробки поверхні контролювалася візуально по появі об'ємної фотолюмінесценції, яка збуджувалася N2-лазером з мкм. Легування будь-якими 3dm =0,337 елементами з ряду Ті, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni здійснювалося у відкачаній і запаяній кварцовій ампулі при 1200±5°С [4]. Гетерошари ZnO створювалися ізотермічним відпалом попередньо легованих Мn підкладинок селеніду цинку (ZnSe:Mn) на повітрі при температурах Tа=850- 1050°С. Вибір Мn зумовлений тим, що він на відміну від інших 3d-елементів, викликає появу у видимій частині спектру характерної жовто-зеленої смуги з максимумом в околі 2,1 еВ, Фіг.1-4. Оскільки дана М-смуга формується за рахунок внутрішньоцентрових переходів в іоні Мn, то її енергетичне положення у першому наближенні визначається діелектричною проникливістю напівпровідника, у якому ця домішка знаходиться. Згідно роботи [5] величини для сполук ZnSe і ZnO мало відрізняються і рівні відповідно 8,1 і 7,9. У зв'язку з цим, слід також очікувати слабку залежність енергетич 54021 4 ного положення М-смуги у згаданих вище напівпровідниках, що й підтверджується експериментально для ZnSe:Mn і ZnO:Mn, Фіг.3-4. Таким чином можна вважати, що легування гетерошару ZnO марганцем відбувається при оптимальних температурах його отримання. При цьому концентрація Мn у гетерошарі ZnO відповідає тій, яка була введена у підкладинку ZnSe при значно вищій температурі легування, тобто Td 1200°C. Це підтверджується близькістю інтенсивностей М-смуги у зразках ZnSe:Mn і ZnO:Mn. Звернемо також увагу на те, що положення максимуму М-смуги та її інтенсивність практично не залежать від температури виготовлення гетерошарів ZnO на підкладинці ZnSe у діапазоні 850-1050°С. Це дає підставу вважати, що аналогічна технологія легування справедлива також і для інших 3d-елементів та халькогенідів цинку (ZnTe і ZnS), при відповідній зміні температурних режимів синтезу гетерошарів ZnO. З викладеного вище випливає, що запропонований спосіб отримання легованих гетерошарів оксиду цинку дозволяє досягти значно вищої концентрації 3d-елементів у гетерошарі ZnO порівняно з тією, яка б виникала при легуванні у процесі його синтезу. Джерела інформації 1. Ozgur U., Alivov Ya.I., Liu С. at al. A comprehensive review of ZnO materials and devices. // J. Appl. Phys., 2005, V. 98, P. 1-103. 2. Makhniy V.P., Baranyk V.Ye., Demich M.V. at al. Isovalent substitutions - a perspective me thodsof producing heterojunctions optoelectronical devices. // Proc. SPIE, 2000, 4425, P. 272-276. 3. Махній В.П., Хуснутдінов С.В. Спосіб виготовлення гетерошарів оксиду цинку. // Патент на корисну модель UA31870 опубл. 25.04.2008, Бюл. №8, 2008 р. 4. Махній В.П., Кінзерська О.В., Ульяницький С.К. Спосіб легування селеніду цинку домішками перехідних металів. // Патент на корисну модель UA46928 опубл. 11.01.2010, Бюл. №1, 2010 р. 5. Берченко Н.Н., Кревс В.Е., Средин В.Г. Полупроводниковые твердые растворы и их применение. - М: Воениздат, 1982, 208 с. 5 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 54021 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601