Спосіб отримання нановіскерів арсеніду галію

Спосіб отримання нановіскерів арсеніду галію, згідно з яким вакуумують об'єм камери осадження, в якій розташовують підкладку, на яку попередньо наносять мікрочастинки золота, джерела арсену та галію, транспортний газ, та нагрівають, який відрізняється тим, що як транспортний газ використовують хлористий водень, а як камеру оса 3 лення системи автоматичного переривання процесу та вимикання всіх джерел запалення (телефонів, вимикачів світла тощо) при наявності у повітрі критичної концентрації водню, та дозволяв би отримувати нановіскери арсеніду галію без забруднень вуглецем. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі отримання нановіскерів арсеніду галію, згідно якого вакуумують об'єм камери осадження, в якій розташовують підкладку, на яку попередньо наносять мікрочастинки золота, джерела арсену та галію, транспортний газ, та нагрівають, згідно корисної моделі, в якості транспортного газу використовують хлористий водень, а в якості камери осадження використовують запаяну кварцеву ампулу, яка завантажена арсенідом галію у твердому стані з розташованою підкладкою з попередньо нанесеними на неї смужками золота товщиною (0,01÷0,05)мкм, вакуумують до тиску в ампулі (0,9÷1,1)Па, заповнюють хлористим воднем до тиску (3÷4)·104Па, ампулу розташовують у трьохзонній електропечі опору з нагрівом зони джерела арсеніду галію до температури Т=(700±20)°С та зони кристалізації з підкладкою до температури Т=(670±10)°С, ампулу у такому режимі витримують протягом 15-16 хвилин після чого зону кристалізації з підкладкою охолоджують до температури Т=(610±10)°С, у такому режимі ампулу витримують протягом 1-2 години до вирощування нановіскерів арсеніду галію необхідних розмірів. Запропонований спосіб отримання нановіскерів арсеніду галію із застосуванням запаяної кварцевої ампули в якості камери осадження, наважки арсеніду галію у твердому стані та транспортного газу - хлористого водню - є більш простим, дешевим та безпечним способом, який до того ж дозволяє уникнути забруднень вуглецем отриманих нановіскерів арсеніду галію. Він не потребує такого складного та дорогого устаткування, як реактор газофазної епітаксії з високими вимогами до герметизації камери осадження. Спосіб не потребує використання таких дорогих, дефіцитних та небезпечних сполук як триметилгалій (TMGa) та тертіарібутіл-арсін (tBAs), арсін (АsН3) та транспортний газ водень (Н2) і не потребує використання коштовного обладнання. Спосіб також не потребує встановлення системи автоматичного переривання процесу та вимикання всіх джерел запалення (телефонів, вимикачів світла тощо). Застосування хлористого водню в якості транспортного газу приводить до спрощення і здешевлення способу, а також робить технологію отримання нановіскерів арсеніду галію більш безпечною. Спосіб отримання нановіскерів арсеніду галію здійснюють за такою технологією. Вихідний матеріал арсенід галію очищують від окислів у кислотному травнику. На очищену полікорову пластину наносять невелику кількість золота у вигляді тонкої смужки товщиною 0,01-0,05мкм. Кварцеву ампулу очищують, завантажують арсенідом галію, розташовують в ампулі полікорову пластину, вакуумують до тиску в ампулі (0,9÷1,1)Па, заповнюють транспортним газом - хлористим воднем до тиску (3÷4)·104Па та розташовують у трьохзонній електропечі опору з нагрівом зони джерела арсеніду 54765 4 галію до температури Т=(700±20)°С та зони кристалізації з підкладкою до температури Т=(670±10)°С, ампулу у такому режимі витримують протягом 15-16 хвилин. На цьому етапі проходить наступне: - очищення джерела арсеніду галію та підкладки шляхом газового травлення; - осадження кластерів полікристалічного матеріалу на підкладку, співвідношення між вищими і нижчими хлоридами стабілізується на рівні, характерному для вказаного розподілу температури. На другому етапі зону кристалізації з підкладкою охолоджують до температури Т=(610±10)°С; у такому режимі ампулу витримують протягом 1-2 години для вирощування віскерів арсеніду галію. На цьому етапі відбувається наступне: - порушується стаціонарне співвідношення між вищими і нижчими хлоридами у зоні росту, оскільки температура підкладки протягом 3÷5 хвилин понижується від Т=(670±10)°С до Т=(610±10)°С; - внаслідок високих рівнів пересичень і наявності золота на підкладці формуються масиви нанодротин; - оскільки рівень пересичення змінюється, нанодротини переходять в режим конкуруючого росту (Оствальдове дозрівання); - процес дозрівання Оствальда закінчується при виході парогазової суміші на новий стаціонарний режим, зумовлений градієнтом 700°С 600°С Цей етап закінчується епітаксійним нарощуванням нанодротин, які пройшли процес конкуруючого росту, до розмірів нановіскерів. Тривалість цього етапу витримки в градієнті 700°С 600°С (1÷2) години. Приклад 1 Кварцеву ампулу діаметром (18÷20)мм і довжиною (19÷21)см та полікорову підкладку розмірами 0,5смх5,0см очищують травленням у розчині HF:H2O протягом 10 хвилин, промивають дистильованою водою та деіонізованою водою, просушують та відпалюють при температурі Т=(930±5)°С протягом 25-30 хвилин. Під час сушіння кварцева ампула постійно продувається азотом (N2) з точкою роси мінус 70°С. Арсенід галію GaAs марки АГН беруть в кількості 0,5г. На полікорову пластину перед завантаженням в кварцеву ампулу наносять невелику кількість золота (0,07÷0,13)мг у вигляді тонкої смужки товщиною (0,01÷0,05)мкм. В охолоджену ампулу завантажують арсенід галію та на відстані 10см розміщують полікорову підкладку. Після завантаження кварцеву ампулу вакуумують до тиску (0,9÷1,1)Па, заповнюють транспортним газом - хлористим воднем до тиску (3÷4)·104Па та запаюють. Хлористий водень отримують з водного розчину соляної кислоти (33%) марки ОСЧ. Параметри газу, одержаного безпосередньо перед початком технологічного процесу: точка роси мінус 60°С, вміст кисню 100ppb. Завантажену ампулу розташовують у трьохзонній електропечі опору з нагрівом зони джерела арсеніду галію до температури Т=(700±20)°С та зони кристалізації з підкладкою до температури 5 54765 Т=(670±10)°С, ампулу у такому режимі витримують протягом 15-16 хвилин після чого пересувають ампулу у температурному профілі таким чином, щоб джерело арсеніду галію було в зоні температур Т=(700±20)°С, а полікорова підкладка, на якій Комп’ютерна верстка О. Рябко 6 відбувається нарощування нановіскерів арсеніду галію була у зоні температур Т=(610±10)°С; у такому режимі ампулу витримують протягом 1-2 години до вирощування нановіскерів арсеніду галію необхідних розмірів. 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