Спосіб виготовлення гетерошарів zno з ультрафіолетовою люмінесценцією

Реферат: UA 78538 U UA 78538 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до галузі технології виготовлення напівпровідникових матеріалів, які можуть бути використані як високотемпературні люмінофори короткохвильового діапазону спектра з підвищеною радіаційною стійкістю. Велика ширина забороненої зони ZnO (Еg3,3 еВ при 300 К) i висока ймовірність прямих оптичних переходів роблять цей матеріал одним з найбільш перспективних для створення люмінесцентних джерел, у тому числі й малоосвоєного ультрафіолетового (УФ) випромінювання. Натомість широкозонні II-VI сполуки, представником яких є оксид цинку, містять велику концентрацію власних і неконтрольованих домішкових дефектів, які значною мірою визначають фізичні властивості цих напівпровідників. Зауважимо також, що власні точкові дефекти утворюють глибокі рівні у забороненій зоні ZnO, які, зазвичай, є ефективними рекомбінаційними центрами, що обумовлюють смуги люмінесценції у видимій області спектра об'ємних кристалів і епітаксійних плівок [1]. У зв'язку з цим актуальним є пошук технологій отримання оксиду цинку з ефективною УФ люмінесценцією. Найбільш близьким є спосіб, який включає підготовку підкладинок халькогенідів цинку, зокрема, ZnSe та їх відпал [2]. Підготовка полягає у поетапних механічному та хімічному поліруванні пластинок ZnSe, а також ретельному відмиванні у деіонізованій воді та фінішному сушінні. Гетерошари ZnO створювалися ізотермічним відпалом підкладинок селеніду цинку на повітрі при температурах 850-1050 °C. У результаті описаної технології були отримані шари оксиду цинку з Еg3,2 еВ, спектр люмінесценції яких при 300 К утримує дві смуги - видиму (В) і ультрафіолетову (УФ), причому ефективність  останньої при 300 К становить 15-20 % [3]. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення ефективності УФ люмінесценції оксиду цинку. Поставлена задача вирішується тим, що підкладинки селеніду цинку перед синтезом гетерошарів ZnO відпалюються на повітрі при температурі 500±10 °C протягом 10 хв. У таблицях 1 і 2 наведено залежності відношення інтенсивності УФ-смуги шарів ZnO, синтезованих на відпалених Іх та невідпалених І0 підкладинках ZnSe від температури ТB і часу tB відпалу. Дослідження показали, що додатковий відпал механічно і хімічно оброблених пiдкладинок ZnSe на повітрі при певній температурі ТB приводить до збільшення ефективності УФ-смуги гетерошарів ZnO, що ілюструється даними табл. 1. Вони наведені для шарів оксиду цинку, синтезованих при ТC=950 °C способом, який не відрізняється від описаного у прототипі [3]. Це зумовлено тим, що саме при даній ТC у спектрі люмінесценції гетерошарів ZnO практично відсутнє видиме випромінювання, а домінуючою є УФ-смуга. Аналіз даних табл. 1 свідчить, що оптимальною температурою попереднього відпалу пiдкладинок ZnSe можна вважати TB500±10 °C, оскільки при ній досягається максимальна величина відношення I1 , тобто I0 фактично максимальна ефективність УФ-смуги випромінювання. Таблиця 1 ТB, °C I1 I0 40 400 450 500 550 600 1 1,2 1,5 1,4 1,2 Час попереднього відпалу пiдкладинок ZnSe, що використані для синтезу гетерошарів ZnO, становить tB=10 хв. Підставою для цього є виявлений факт, що ефективність УФ-смуги при кожній сталій температурі відпалу ТB залежить від часу відпалу, прямуючи до насичення при певному значенні tB. Це ілюструється даними табл. 2, з якої видно, що для вибраної температури відпалу підкладинок ТB500 °C, відношення I1 досягає максимального значення I0 і перестає залежати від часу відпалу при tB≥10 хв. 45 Таблиця 2 tB, хв. I1 I0 0 5 10 15 20 30 1 1,2 1,5 1,5 1,5 1,5 1 UA 78538 U 5 10 15 Таким чином, можна вважати, що оптимальні значення температур і часів відпалу складають відповідно ТВ500±10 °C і tB=10 хв. На завершення відмітимо, що ефективність УФ-смуги люмінесценції гетерошарів, виготовлених при зазначених технологічних умовах, зростає у ~1,5 і може досягати 30 % при 300 К. Крім того, наявність у шарах ZnO ізовалентної домішки селену, концентрація якої складає 19 -3 ~10 см [4], має забезпечити високі температурну і радіаційну стійкості люмінесцентних параметрів і характеристик [5]. Джерела інформації: 1. Morkoc H., Özgr Ü. Zinc oxide: materials, preparation, properties and devices. - Weinheim, WILEY-VCH, 2009, 477 p. 2. Махній В.П., Хуснутдінов С.В. Спосіб виготовлення гетерошарів оксиду цинку. // Декл. Патент на винахід № U200713877 від 11.12.2007; опубл. 25.04.2008, Бюл. № 8. 3. Махний В.П., Слетов М.М., Хуснутдинов С.В. Механизмы люминесценции слоев оксида цинка, полученных методом изовалентного замещения. Оптический журнал, 2009, т. 76, № 6, С. 59-62. 4. Махний В.П., Хуснутдинов С.В., Якела Р. Механизм образования гетерослоев ZnO на подложках ZnSe. // Неорганические материалы, 2011, т. 47, № 7, С. 831-833. 2 6 5. Рыжиков В.Д. Сцинтилляционные кристаллы полупроводниковых соединений А В . Получение, свойства, применение. - М.: НИИТЭХИМ, 1989, 125 с. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб виготовлення гетерошарів ZnO з ультрафіолетовою люмінесценцією, що включає механічну і хімічну обробку підкладинок ZnSe та синтез гетерошарів ZnO, який відрізняється тим, що перед синтезом гетерошарів ZnO підкладинки ZnSe відпалюють на повітрі при температурі 500±10 °C протягом 10 хв. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 2