Спосіб отримання періодичних структур por-inp/mono-inp шляхом електрохімічного травлення

Реферат: UA 81521 U UA 81521 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів виготовлення періодичних структур на поверхні монокристалічного фосфіду індію n-типу, а саме електрохімічного травлення, у результаті чого на поверхні формуються велика кількість дискретних систем низької вимірності, що складаються з поруватих та монокристалічних шарів ІnР. В останні роки в області фізики конденсованого стану надґратки та періодичні структури стали об'єктом інтенсивного дослідження завдяки ефекту квантового конфайнменту, що робить їх потенціальними кандидатами на використання у різних електронних та оптичних приладах. Мікроскопічні дослідження таких систем є істотним кроком до розуміння їх властивостей на макроскопічному рівні та виготовленню на їх основі мікроелектронних пристроїв та їх компонентів. Відомий спосіб отримання надґраток фосфіду індію (Н. Tsuchiya. Electrochemical formation of porous superlattices on n-type (10 0) InP / H. Tsuchiya, M. Hueppe, T. Djenizian, P. Schmuki. // Surface Science.-2003. - V. 547. - P. 268-274) електрохімічним травленням монокристалів в розчині, що містить НСl (200 ml), HNO3 (3 ml), K2PtCl6 (1 g). Травлення проводили при осцилюючій напрузі. В результаті отримали надґратки, що являли собою комбінацію поруватих шарів з різним діаметром пор. Однак такий спосіб не дозволяє отримувати комбінацію поруватих та монокристалічних шарів. В основу корисної моделі поставлено задачу отримання структури роr-ІnР/mоnо-ІnР. Доказом виникнення структур може служити зображення, отримане за допомогою растрового електронного мікроскопа (модель JSM-6490). Поставлена задача вирішується тим, що проводять обробку монокристала ІnР шляхом електрохімічного травлення. Перед травленням зразки проходили попередню обробку для отримання очищеної від забруднень поверхні. Зразки промивали в толуолі, метанолі та ізопропанолі. Для отримання шарів ІnР був вибраний метод електрохімічного травлення в електроліті на основі HF. Концентрація компонентів розчину визначалася за такою формулою HF:H2O=1:1. Травлення проводилося при кімнатній температурі в темряві. Експеримент відбувався при пульсуючий напрузі: травлення при напрузі від 5 до 20 В (1-5 хв.), травлення без напруги (просте хімічне травлення) - від 2 до 7 хв. Загальний час травлення - близько 30 хв. В результаті травлення утворилася система періодичних шарів ІnР-роr-ІnР. Товщина кожного поруватого шару складає приблизно 20-25 нм, монокристалічного - 30-35 нм (рис. 2). Слід зауважити таку цікаву властивість - надґратка утворилася по всій товщині зразка, причому найбільш вираженою вона є на стороні, що повернута до платинового електрода. В цій області шари більш товсті та мають більш виражену структуру. Із зворотного боку шари більш тонкі. Порувата структура не так виражена. Найменш вираженими є шари, що розташовані всередині зразка. Така поведінка свідчить про те, що травлення відбувається і на зворотному боці пластини, тобто струм огинає пластину та підтравлює її з усіх боків. Фіг. 1 демонструє шари структури. Верхнім шаром, що є очевидним, є поруватий. Він являє собою дуже розтравлену структуру. Це є логічним, тому що поверхня кристала під час травлення найбільш активно взаємодіє з електролітом та, на відміну від внутрішніх шарів, постійно - від самого початку травлення до його завершення. Поруваті шари не є впорядкованими. Пори мають велику об'ємну густину (до 80 %), розмір - від декількох нанометрів до десятків мікронів. Далі йде монокристалічний шар, який, проте, теж має пори, але цих отворів небагато, вони розташовані переважно на границі розділу двох шарів та мають впорядкований характер. Напрям цих пор збігається з кристалографічною орієнтацією зразка, що дозволяє судити про напрям фронту травлення. Утворення пор в монокристалічних шарах кристала (нехай навіть й невеликої їх кількості) свідчить про те, що за відсутності напруги травлення кристала не припиняється. В цьому випадку електрохімічний процес має дещо відмінний характер відбувається просунення фронту травлення вглиб зразка. Така поведінка не є тривіальною та свідчить про складні хімічні та електричні процеси, що супроводжуються під час анодування фосфіду індію. Періодична послідовність періодичних шарів створює додатковий періодичний потенціал. За будь-яких просторових характеристик цих шарів поява такого додаткового потенціалу зумовлює появу принципово нових корисних фізичних властивості такої структури порівняно з властивостями її складових. Це може відображатися на таких характеристиках, як теплопровідність, електропровідність, оптична анізотропія кристала. В свою чергу це дозволяє розширити межі застосування напівпровідника та створення принципово нових пристроїв на основі нових матеріалів, якими є надґратки. Перелік фігур креслення Фіг. 1. Періодична структура роr-ІnР/mоnо-ІnР, що утворилася з усіх боків кристаллу. Фіг. 2. СЕМ-зображення, що демонструє чергування монокристалічних та поруватих шарів фосфіду індію. 1 UA 81521 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб отримання періодичної структури por-InP/mono-InP методом електрохімічного травлення, який відрізняється тим, що травлення проводять обробкою монокристала у розчині кислоти при пульсуючій напрузі: 5-20 В протягом 1-5 хвилин, травлення за відсутності напруги (протягом 2-7 хвилин). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що кислота є плавиковою кислотою. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що концентрація кислоти в розчині становить HF:H2O=1:1. 2 UA 81521 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