Напівпровідникова гетероструктура

1. Напівпровідникова гетероструктура, що містить монокристалічний шар, електричні контакти, яка відрізняється тим, що напівпровідникова гетероструктура виготовлена із нітриду галію (GaN) на підкладці Аl2О3, де між підкладкою (Аl2О3) та шаром нітриду галію (GaN) розташовано наноструктурований в площині підкладки шар карбіду кремнію (SiC) заданої структурної орієнтації (політипу). 2. Напівпровідникова гетероструктура, за п. 1, яка відрізняється тим, що підкладка Аl2О3 виконана із наноструктурованої плівки анодного оксиду алюмінію, на внутрішній та зовнішній поверхні пор якої розташовано наношар карбіду кремнію (SiC) або наношар нітриду алюмінію (AlN), на якому сформована напівпровідникова гетероструктура. 3. Напівпровідникова гетероструктура, за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що наноструктурована плівка анодного оксиду алюмінію сформована на U 2 66595 1 3 гетероструктура, що включає монокристалічний шар, електричні контакти (Патент України, №57157, H01L33/26, Публікація в офіційному бюлетені "Промислова власність" №3 від 10.02.2011р.). До причин, що заважають отримати описаний нижче результат при використанні відомої світловипромінюючої напівпровідникової гетероструктури, належить те, що нанесення моношарів, при реалізації яких існує ймовірність утворення дефектної структури, котра може спричинити як вихід з ладу пристрою так і погіршення його світловипромінюючих характеристик. В основу корисної моделі поставлено задачу в напівпровідниковій гетероструктурі шляхом розташування між підкладкою n-типу та шаром n-типу активної області III-нітридів та розміщення в структурі принаймні одного шару р-типу, розташованого між підкладкою та верхнім шаром, що формує, принаймні, один р-n перехід в межах пристрою та розміщення безвипрямної маски для з'єднання або шар n-типу або підкладку n-типу з шаром р-типу для протікання електричного струму в пристрої принаймні в одному напрямку забезпечити високий квантовий вихід світла, що суттєво підвищує електропровідність, збільшує показники протікання струму та, як результат, підвищення яскравості світлодіодів, підвищення ККД та зменшення витрат на тепловиділення та тепловідведення. Поставлена задача вирішується тим, що у напівпровідниковій гетероструктурі, що містить монокристалічний шар, електричні контакти, згідно з корисною моделлю, напівпровідникова гетероструктура виготовлена із нітриду галію (GaN) на підкладці Аl2О3, де між підкладкою (Аl2О3) та шаром нітриду галію (GaN) розташовано наноструктурований в площині підкладки шар карбіду кремнію (SiC) заданої структурної орієнтації (політипу). В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, підкладка Аl2О3 виконана із наноструктурованої плівки анодного оксиду алюмінію, на внутрішній та зовнішній поверхні пор якої розташовано наношар карбіду кремнію (SiC) або наношар нітриду алюмінію (AIN), на якому сформована напівпровідникова гетероструктура. В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, наноструктурована плівка анодного оксиду алюмінію сформована на поверхні підкладки Аl2О3 або кремнію або міді або титану або прозорих сапфіру або кераміки або скла. В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, нанопори наноструктурованої плівки оксиду алюмінію (Аl2О3) самоорганізовані в матричну структуру з заданою топологією. В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, нанопори наноструктурованої плівки оксиду алюмінію (Аl2О3) об'єднані в мікрокластери з заданою топологією. В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, частина нанопор заповнена металами, легованими напівпровідниками або іншими провідниковими матеріалами (вуглець, пластмаса, кераміка, рідина) для появи електропровідності між окремими зонами поверхні мікрокластерів. 66595 4 В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, на поверхні наноструктурованої плівки оксиду алюмінію сформовані шари карбіду кремнію n, p легування чи інші гомо- або гетероструктури між політипами SiC. В іншій конкретній формі виконання, згідно з корисною моделлю, розміри підкладок обмежені типом технологічного обладнання для їх виготовлення. Ознаки, що відрізняють технічне рішення від прототипу не виявлені в інших технічних рішеннях при вивченні даної і суміжних областей техніки. Напівпровідникова гетероструктура зображена на фігурах: Фіг.1а - напівпровідникова гетероструктура з суцільними буферними шарами SiC. Фіг.1б - напівпровідникова гетероструктура з "дрібними" нанопорами та напрямками "потоку" газових реагентів (d/11, або l>>Lгаз.молекул, де L довжина вільного пробігу молекул газової фази). Фіг.3 - формування селективно-епітаксійного шару карбіду кремнію (SiC) або нітриду алюмінію (A1N) (46) в системі нанопор (3) Фіг.4 - формування металічного шару в структурі нанопор підкладки оксиду алюмінію (Аl2О3) (2). Фіг.5 - формування контактних областей напівпровідникової гетеро-структури та активної області світло випромінюючої структури. Фіг.6 - залежність дефектності епітаксійних шарів карбіду кремнію (SiC) або нітриду алюмінію (AlN) від глибини пор в оксиді алюмінію. На Фіг.1а зображено початкові шари для формування напівпровідникової гетероструктури, як такі використана підкладка (1) оксиду алюмінію (Аl2О3) (2) на котрій розташовано буферний шар карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію. (AlN) (4). Фіг.1б зображає структуру, що складається з підкладки (1), як така можуть бути використані такі матеріали як: Аl2О3, Si, Al, Сu та інші; буферний шар наноструктурованого оксиду алюмінію (Аl2О3) (2) на поверхні якого розташована система нанопор (5), котрі за допомогою газових реагентів зарощені відповідними матеріалами. В даному конструктивному варіанті враховано варіант при якому довжина нанопори - менша або рівна ширині нанопори. На Фіг.1в зображено структуру, що складається з підкладки (1), як така використані такі матеріали як: Аl2О3, Si, Al, Сu та інші; буферний шар наноструктурованого оксиду алюмінію (Аl2О3) (2) на поверхні якого розташована система нанопор (5). В даному конструктивному варіанті враховано варіант, при якому довжина нанопори - набагато більша за ширину нанопори. На Фіг.2 зображено напівпровідникову гетероструктуру, котра виконана з підкладки (1) як такі можуть використовуватись: Аl2О3, Si, Аl, Сu та інші матеріали в залежності від задач даної напівпровідникової гетероструктури; наноструктурованого шару оксиду алюмінію (Аl2О3) (2), на внутрішній та зовнішній поверхні нанопор (5) якої розташовано 5 латеральний наношар карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію (AlN) (4), та який використано задля підвищення структурної якості шляхом зменшення дефектності між підкладкою (Аl2О3) (1) та шаром нітриду галію (GaN) (6). Фіг.3 зображено напівпровідникову гетероструктуру, котра виконана з підкладки (1) в якості якої можуть використовуватись: Аl2О3, Si, Al, Сu та інші матеріали в залежності від задач даної напівпровідникової гетероструктури; наноструктурованого шару оксиду алюмінію (Аl2О3) (2), нанопори (5) якого зарощено селективно-епітаксійним шаром карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію (AlN) (4), на поверхні якого розташовано латеральний наношар карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію (AlN)(4) та який використано в тому числі задля підвищення структурної якості шляхом зменшення дефектності між підкладкою (Аl2О3) (1) та шаром (GaN) (6) який, в свою чергу нанесено на латеральний наношар (5). На Фіг.4 зображено напівпровідникову гетероструктуру, що виконана з підкладки (1) в якості якої можуть використовуватись: Аl2О3, Si, Al, Сu та інші матеріали в залежності від задач даної напівпровідникової гетероструктури; наноструктурованого шару оксиду алюмінію (Аl2О3) (2), в який введено шар металу (7) як такий можуть буди використані: Ga, In, Аu, Аl та інші; селективно-епітаксійний шар карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію (AlN) (4) На Фіг.5 зображено напівпровідникову гетероструктуру, котра виконана з підкладки (1) в якості якої можуть використовуватись: Аl2О3, Si, Аl, Сu та інші матеріали в залежності від задач даної напівпровідникової гетеро структури, на котрому сформовано металічний контакт (7). Наступним кроком реалізації напівпровідникової гетероструктури є нанесення наноструктурованого шару оксиду алюмінію (Аl2О3) (2), нанопори (5) якого зарощені почергово шаром карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію (AlN) n-типу (4), на котрому сформована активна область InGaN (8) з квантовими точками, на котру нанесено шар карбіду кремнію (SiC) (3) або нітриду алюмінію (AlN) n-типу (4). Дана структура покрита латеральним шаром карбіду кремнію (SiC)(3) або нітриду алюмінію (AlN) (4). Сформовано контакт (+). Однією з можливих процедур формування напівпровідникової гетероструктури є отримання 66595 6 заданої кількості слоїв, маніпуляція даними прошарками та введення до їх складу матеріалів призначених для покращення характеристик напівпровідникової гетероструктури задля забезпечення оптимальних значень ефективності світлового випромінювання. При різних конструктивних виконаннях напівпровідникової гетероструктури кількість та склад слоїв буде змінюватись. На Фіг.1б представлена гетероструктура котра формується з підкладки (1) як така можуть бути використані матеріали Аl2О3, Si, Al, Сu та інші. На підкладку (1) епітаксійно нарощено буферний шар наноструктурованого оксиду алюмінію (Аl2О3) (2) на поверхні якого технологічно розташована система нанопор (3) заданого діаметру та глибини, котрі в процесі введення газових реагентів в систему, призначену для створення напівпровідникових гетеро структур зарощено відповідними матеріалами. В процесі форформування напівпровідникової гетероструктури, в одному конструктивному варіанті її виконання, технологічно створено умови для забезпечення довжини нанопор меншої або рівної ширини нанопор. В іншому конструктивному варіанті забезпечено технологічний режим, котрий призводить до отримання напівпровідникової гетеростурктури, при якому в слоях наноструктурованого оксиду алюмінію (Аl2О3) система нанопор буде виконана з врахуванням довжини нанопор, що є набагато більшою за ширину нанопор. В системі нанопор або безпосередньо на підкладці (1), перед наноструктурованим шаром оксиду алюмінію (2) нанесено металічний контакт та подальше зарощування системи нанопор відповідно до заданих технологічних режимів прошарком карбіду кремнію (SiC) або нітриду алюмінію AlN (4г) n-типу, на котрому для отримання світлового випромінювання сформовано активна область InGaN з квантовими точками для одержання великої щільності електронів і дірок, чим підвищено квантову ефективність напівпровідникової гетероструктури. На активному слої технологічно сформовано шар карбіду кремнію (SiC) або нітриду алюмінію (AlN) n-типу (4в). Дана структура покрита латеральним шаром карбіду кремнію (SiC) або нітриду алюмінію (AlN) (4а) та сформовано контакт (+) для обміну енергією з джерелом живлення. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 66595 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601