Пристрій для отримання поруватих сполук

Реферат: UA 80523 U UA 80523 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області обробки матеріалів, для отримання поруватих шарів на поверхні монокристалів та може використовуватися для виготовлення матеріалів з регульованими властивостями. Існує спосіб (United States Patent 6726815) отримання напівпровідникових структур за допомогою електрохімічного травлення, який дозволяє отримувати кремнієві підкладки для отримання CMOS-структур. Цей метод полягає у використанні спеціальної ванни, яка складається з двох частин, між якими знаходиться протравлювана пластина, а електродом слугує пластина такого ж типу, що дозволяє уникнути забруднення вихідного матеріалу сторонніми речовинами. Даний спосіб підходить тільки для отримання напівпровідникових структур на кремнії, що є його недоліком, так як для отримання аналогічних структур на кристалах індію цей спосіб стає економічно недоцільним. Пропонований спосіб вирішення проблеми отримання поруватих напівпровідникових пластин складається в інноваційній конструкції електрохімічної комірки, схема якої представлена нижче. Схему експериментальної установки для отримання нанопоруватих плівок на підкладці монокристалічного кристалу методом електрохімічного травлення представлено на кресленні. Електрохімічна ванна складається з двох частин - нероз'ємної основи з робочим електродом внизу та рухомого штока, який містить допоміжний, вимірювальний та зондуючий електроди. Всі електроди виконані з паладієвого дроту для того, щоб відповідати умовам механічної надійності та хімічної стійкості. Корпус електрохімічної ванни виконано з фтороплату-4, що є аналогом тефлону. Вибір цього матеріалу обумовлено тим, що фторопласт-4 відповідає усім вимогам, які були поставлені перед конструкційним матеріалом електрохімічної ванни: механічна надійність, хімічна стійкість, безпека користування, простота обробки та використання, довговічність. В конструкції штока є особливість, яка дає можливість використовувати зразки з довільною формою, що є перевагою даної установки. Більшість промислових установок відомих компаній розраховані на використання зразків, які мають стандартні розміри, наприклад, прямокутні або круглі. Зразок довільної форми, який за розмірами може поміститись до ванни притискається з одного боку до робочого електрода, а зі сторони штока - зондуючим електродом. Таким чином, зондуючий електрод виконує подвійну функцію - вимірює потенціал в центрі зразка та притискає зразок до робочого електрода, тим самим зменшуючи величину опору переходу зразок робочий електрод. Основною відмінністю буде той факт, що струм, який буде проходити крізь розчин, буде мати силу в середньому до 2 мА. При такому малому постійному струмі автоматично знімається проблема низького опору на границі зразок-робочий електрод. Роботу джерела постійного струму в такому режимі можна охарактеризувати як джерело напруги, що сильно відрізняється від роботи в режимі джерела струму. При отриманні макропоруватих сполук необхідні більш великі щільності струму, що накладають певні обмеження на використовувані електроди, розчин та необхідний вихідний струм потенціостату. Даний експеримент проходив без використання потенціостату-гальваностату, тому що, як було показано вище, для отримання нанопоруватого кремнію достатньо мати генератор напруги. В даному разі, як генератор напруги використовувалося джерело постійного струму з високою напругою та резистор. Опір резистора був підібраний таким чином, щоб загальний струм, який проходить крізь розчин не перевищував розрахованого значення. Для тестування пристрою було вибрано монокристалічний кремній. Плівки нанопоруватого кремнію були отримані методом електрохімічного травлення в розчині соляної кислоти (5 %) у темряві при проходженні постійного струму щільністю 0,5 2 мА/см . Після травлення зразки пройшли процес очищення етанолом, водою та ацетоном і були просушені в потоці азоту протягом 15 хв. Пори розподілені регулярно по поверхні кристалу, розмір пор - (10-20) нм, міжпорових простінків - (2-8) нм. Такі розміри нанокристалітів обумовлюють появу квантово-розмірного ефекту, що дозволяє використовувати отриманні плівки як сировину для виготовлення світловипромінюючих структур, а висока поруватість (6070 %) може забезпечити високу інтенсивність випромінювання даних структур. Таким чином, пропонований пристрій дозволяє отримувати нанопоруваті шари на поверхні напівпровідникових пластин. 55 1 UA 80523 U Таблиця 1 Технічні характеристики електрохімічної ванни Матеріал ванни Фторопласт-4 Матеріал електродів WE, CE, RE, SE Паладій Максимальний розмір зразка 40 мм Можливість використання схем підключення: 3-х електродна потенціостатична Підтримується 4-х електродна потенціостатична Підтримується 2-х електродна батарейна Підтримується Опір електродів: робочого 37 Ом допоміжного 5,8 Ом зондуючого 1,7 Ом вимірювального 1,9 Ом 5 Креслення. Схема електрохімічної ванни для отримання поруватих сполук методом електрохімічного травлення: 1 - робочий електрод (Work Electrode WE), 2 - зразок, 3 - вимірювальний електрод (Reference Electrode RE), 4 - допоміжний електрод (Counter Electrode СЕ), 5 - зондуючий електрод (Sensitive Electrode SE). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Пристрій для отримання поруватих сполук, який відрізняється тим, що обробку кристалу проводять методом електрохімічного травлення, у якому електрохімічна ванна складається з двох частин - нероз'ємної фторопластової основи з робочим електродом внизу та рухомого штока, який містить допоміжний, вимірювальний та зондуючий електроди. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зразок довільної форми притискається з одного боку до робочого електрода, а зі сторони штока - зондуючим електродом. 2 UA 80523 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 3