Способ обработки монокристаллов оксида цинка

 

Изобретение относится к получению специальных материалов электронной техники и может быть использовано в оптои акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, люминофоров и т.д. Цель изобретения - улучшение поверхностного высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желто-оранжевой люминесценции. Способ включает ионную имплантацию кислорода с энергией 3<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">5</SP>-2<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">8</SP> эВ в монокристаллы, предварительно легированные литием до концентрации 10<SP POS="POST">17</SP>-10<SP POS="POST">18</SP> см<SP POS="POST">-3</SP>, с последующим отжигом при 750-850°С и охлаждением со скоростью 50-150 град/ч. Способ позволяет получать слои с варьируемой толщиной и регулируемой интенсивностью люминесценции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (zt)s С 30 В 31/22, 29/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И30БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4602550/31-26 (22) 04.11.88 (46) 15.11.90. Бюл. М 42 (71) ИНститут кристаллографии им. А, В.Шубникова (72) Ц.А.Никитенко, И.П.Кузьмина, В.P.Регель, В.Г.Галстян, Т.П.Долуханян, С.Г.Стоюхин,и В,А.Скуратов (53) 621.315.592 (088.8) (56) Thomas В чч ., Walsh D. Anneal characteristics of ion-implanted ZnO.-J.Phys. О.

1973, ч. 6, р. 612-615. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛflOB ОКСИДА ЦИНКА (57) Изобретение относится к получению crieциальНых материалов электронной техники и

Изобретение относится к способам управления оптическими и электрофизическими свойствами монокристаллов оксида цинка и может быть использовано в опто- и акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, монокристаллических люминофоров, широкополосных преобразователей ультразвука и т. д.

Цель изобретения — получение поверхHocTH0fo высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желтооранжевой люминесценции.

Пример 1. Монокристалл оксида цинка, ai»ðàùåííûé гидротермальным методом с концентрацией примеси лития

5 10 см-, имплантируют ионами кис3 лорода с эне0гией 110 МэВ и дозой

1;3 10 14 ион/см . Затем образец отжигают на водухе при 800 С в течение 6 ч с после„„Я „„1606541 А1 может быть использовано в опто- и акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, люминофоров и т. д. Цель изобретения — улучшение поверхностного высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желтооранжевой люминесценции. Способ включает ионную имплантацию кислорода с энергией 3 10 — 2 10 эВ в монокристал5 . в лы, предварительно легированные литием до концентрации 10 — 10 см, с последующим отжигом при 750-850 С и охлаждением со скоростью 50-150 град/ч. Способ позволяет получать слои с варьируемой толщиной и регулируемой интенсивностью люминесценции. дующим охлаждением со скоростью 150 град/ч. После такой термообработки удельное сопротивление имплантированного слоя достигает значения около 10 Ом см (удельное сопротивление исходного кристалла р= 10 Ом см), При этом глубина проникновения ионов кислорода составила

55 мкм, интенсивность желто-оранжевой катодолюминесцен ции энергия электронов

25 кэВ) увеличилась в 4 раза, усиление интенсивности экситон-фононного излучения в области наивысшей концентрации введенных ионов равно двум.

fl р и м е р 2. Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом с концентрацией примеси лития 5 10 CM з,,имплантируют. ионами кислорода с энергией 110 МэВ и дозой

1,3 10 ион/см . Затем образец отжигают на воздухе при 850 С в течение 6 ч с последующим охлаждением со скоростью 100 град/ч.

1606541

Составитель Е. Лебедева

Редактор Н, Киштулинец Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Обручар

Заказ 3529 Тираж 348 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Основные параметры высокоомного слоя соответствуют примеу 1..

Пример 3, Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом с концентрацией примеси лития б 10 см,имллантируютионамикислорода с анеогиеа от 00 каВ до 110 MsB и долой

1,3 10 ион/см . Затем образец отиигают на воздухе при 850 С в течение 6 ч с последующим охлаждением со скоростью 100 град/ч. Люминесцентные и электрофизические параметры имплантированного слоя соответствуют примеру 2, глубина проникновения ионов при изменении энергии от 300 кэВ до 110 МэВ меняется от 0,5 до 55 мкм.

После отжига наблюдается "осветление" имплантированной области кристалла, сопровождаемое ростом интенсивности люминесценции. Высокое совершенство кристаллической структуры полученного высокоомного слоя оксида цинка подтверждается близким по разрешению характером низкотемпературных спектров экситон-фононной люминесценции имплантируемой и неимплантируемой матрицы кристалла.

Предлагаемый способ управления люминесцентными и электрофизическими свойствами монокристаллов оксида цинка может найти применение и ри изготовлении акустоэлектрон н ых преобразователей различного назначения, ультрафиолетовых твердотельных лазеров для записи информации в ЭВМ и генерации лазерного излучения на кристаллах, при: разработке монокристаллических желто-оранжевых люминофоров и т. д.

Основным преимуществом предлагаемого способа получения высокоомных слоев оксида цинка является возможность плавного регулирования их толщины в широких

5 пределах от 0,5 до 80 мкм (за счет применения высокоэнергетичной ионной имплантации и последующего травления кристаллов), а также наличие резкой переходной границы (например, шириной не более 3 мкм при

10 толщине слоя 55 мкм), что в совокупности с большимрслоя делает данный вид обработки кристаллов черезвычайно перспективным для изготовления активных элементов акустоэлектроники. Кроме того, предлагаемый 5 способ позволяет существенно усилить экситон-фононное и желто-оранжевое излучение гидротермальных монокристаллов оксида цинка, что может быть использовано для разработки эффективных желто-оран20 жевых монокристаллических люминофоров и повышения эффективности ультрафиолетовых лазеров.

Формула изобретения

Способ обработки монокристаллов ок25 сида цинка, включающий имплантацию ионов кислорода в предварительно легированный кристалл с последующим отжигом и охлаждением, отличающийся тем,что, с целью получения поверхностного высоко30 омного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80,0 мкм и увеличения интенсивности экситонной и желто-оранжевой люминесценции, для обработки используют кристаллы, легированные литием до

35 концентрации 10 — 10 см, имплантацию проводятсэнергиейионов3 10 -2 10 эВ, отжиг ведут при?50-850 С, а охлаждение— со скоростью 50-150 град/ч.