Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, светоизлучающее устройство на основе ga2o 3 и способ его изготовления

Изобретение относится к технологии производства тонких оксидных монокристаллических пленок и может быть использовано в оптике. Сущность изобретения: тонкую монокристаллическую пленку β-Ga₂O₃ формируют путем выращивания из газовой фазы на подложке, изготовленной из монокристалла β-Ga₂O₃. Лазерный луч направляют на мишень для возбуждения атомов, составляющих мишень. Атомы Ga высвобождаются из мишени в результате термического и фотохимического воздействия. Свободные атомы Ga связываются с радикалами одного или более газов в атмосфере камеры с образованием тонкой пленки β-Ga₂O₃ на подложке. Описано также светоизлучающее устройство, включающее подложку n-типа, изготовленную легированием монокристалла β-Ga₂O₃ донорами, слой p-типа, изготовленный легированием монокристалла β-Ga₂O₃ акцептором, и представленное в виде перехода на верхней поверхности подложки n-типа. Изобретение позволяет получать тонкие монокристаллические пленки β-Ga₂O₃ и GaN, а также монокристаллы ZnO высокого качества, светоизлучающее устройство способно излучать свет в ультрафиолетовой области. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 27 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, характеризующийся

получением подложки, изготовленной из монокристалла β-Ga₂O₃;

облучением возбуждающим лучом металлической мишени, изготовленной из Ga или сплава, содержащего Ga, в атмосфере, состоящей из одного, двух или более газов, выбранных из газообразного кислорода, газообразного кислорода, содержащего озон, чистого озонсодержащего газа, газообразного N₂O, газообразного NO₂, газообразного кислорода, содержащего радикалы кислорода, и радикалов кислорода; и

комбинированием химических частиц, таких как атомы, молекулы и ионы, высвобождаемых из металлической мишени под действием облучения возбуждающим лучом, с одним или более газами с образованием на подложке тонкой монокристаллической пленки, изготовленной из β-Ga₂O₃.

2. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, характеризующийся

получением подложки, изготовленной из монокристалла β-Ga₂O₃;

облучением возбуждающим лучом металлической мишени, изготовленной из Zn или сплава, содержащего Zn, в атмосфере, состоящей из одного, двух или более газов, выбранных из газообразного кислорода, газообразного кислорода, содержащего озон, чистого озонсодержащего газа, газообразного N₂O, газообразного NO₂, газообразного кислорода, содержащего радикалы кислорода и радикалов кислорода; и

комбинированием химических частиц, таких как атомы, молекулы и ионы, высвобождаемых из металлической мишени под действием облучения возбуждающим лучом, с одним или более газами с образованием на подложке монокристалла, изготовленного из ZnO.

3. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки по п.2, характеризующийся тем, что

выращивание тонкой монокристаллической пленки из ZnO выполняют путем формирования буферного слоя, изготовленного из тонкой кристаллической пленки ZnO, и выращивания тонкой монокристаллической пленки на буферном слое.

4. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, характеризующийся

получением подложки, изготовленной из монокристалла β-Ga₂O₃;

облучением возбуждающим лучом металлической мишени, изготовленной из Ga или сплава, содержащего Ga, в атмосфере, состоящей из одного, двух или более газов, выбранных из радикалов азота, газообразного NH₃, газообразного NH₃, содержащего радикалы азота; и

комбинированием химических частиц, таких как атомы, молекулы и ионы, высвобождаемых из металлической мишени под действием облучения возбуждающим лучом, с одним или более газами с образованием на подложке тонкой монокристаллической пленки из GaN.

5. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки по п.4, характеризующийся тем, что

выращивание тонкой монокристаллической пленки из GaN выполняют путем формирования буферного слоя, изготовленного из тонкой кристаллической пленки GaN, и выращивания тонкой монокристаллической пленки на буферном слое.

6. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки по любому из пп.1, 2 и 4, характеризующийся тем, что получение подложки осуществляют путем формирования по способу плавающей зоны - FZ.

7. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃, характеризующееся наличием

первого слоя, изготовленного из монокристалла Ga₂O₃ и обладающего проводимостью n-типа; и

второго слоя, изготовленного из монокристалла Ga₂O₃ и обладающего проводимостью p-типа и сформированного на первом слое.

8. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.7, характеризующееся наличием

активного слоя между первым слоем и вторым слоем.

9. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.7, характеризующееся тем, что

один из первого и второго слоев является подложкой, а другой является тонкой пленкой, которую выращивают на подложке.

10. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.9, характеризующееся тем, что поверхность подложки, на которой выращивают тонкую пленку, является плоскостью (100).

11. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.9, характеризующееся тем, что поверхность подложки, на которой выращивают тонкую пленку, является плоскостью (001).

12. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.9, характеризующееся тем, что

поверхность подложки, на которой выращивают тонкую пленку, является плоскостью (010).

13. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.9, характеризующееся тем, что

поверхность подложки, на которой выращивают тонкую пленку, является плоскостью (101).

14. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.7, характеризующееся тем, что

первый слой является подложкой или тонкой пленкой и

подложка или тонкая пленка обладает проводимостью n-типа вследствие дефектов по кислороду в монокристалле Ga₂O₃.

15. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.7, характеризующееся тем, что

первый слой является подложкой или тонкой пленкой; и

подложка или тонкая пленка обладает проводимостью n-типа вследствие добавления донорной примеси в подложку или тонкую пленку.

16. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.7, характеризующееся тем, что

второй слой является подложкой или тонкой пленкой и

подложка или тонкая пленка обладает проводимостью p-типа вследствие дефектов по кислороду в монокристалле Ga₂O₃.

17. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.7, характеризующееся тем, что

второй слой является подложкой или тонкой пленкой и

подложка или тонкая пленка обладает проводимостью p-типа вследствие добавления акцепторной примеси в подложку или тонкую пленку.

18. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃, характеризующееся наличием

подложки, изготовленной из монокристалла Ga₂O₃, обладающей проводимостью n-типа; и

тонкой пленки, изготовленной из монокристалла Ga₂O₃, обладающей проводимостью p-типа и сформированной на подложке.

19. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.18, характеризующееся тем, что

тонкую пленку, изготовленную из монокристалла Ga₂O₃, имеющую концентрацию носителя, отличную от концентрации носителя подложки, и обладающую проводимостью n-типа, формируют между подложкой и тонкой пленкой, обладающей проводимостью p-типа.

20. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.19, характеризующееся тем, что

буферный слой, изготовленный из монокристалла Ga₂O₃, формируют между подложкой и тонкой пленкой, обладающей проводимостью n-типа.

21. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃, характеризующееся наличием

подложки, изготовленной из монокристалла Ga₂O₃ и обладающей проводимостью p-типа; и

тонкой пленки, изготовленной из монокристалла Ga₂O₃, обладающей проводимостью n-типа и сформированной на подложке.

22. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.21, характеризующееся тем, что

тонкую пленку, изготовленную из монокристалла Ga₂O₃, имеющую концентрацию носителя, отличную от концентрации носителя подложки и обладающую проводимостью p-типа, формируют между подложкой и тонкой пленкой, обладающей проводимостью n-типа.

23. Светоизлучающее устройство на основе Ga₂O₃ по п.22, характеризующееся тем, что

буферный слой, изготовленный из монокристалла Ga₂O₃, формируют между подложкой и тонкой пленкой, обладающей проводимостью p-типа.

24. Способ изготовления светоизлучающего устройства на основе β-Ga₂O₃, характеризующийся

формированием подложки, изготовленной из монокристалла Ga₂O₃ и обладающей проводимостью n-типа;

отжигом подложки с образованием изолирующей подложки;

добавлением донорской примеси на изолирующую подложку с образованием тонкой пленки, обладающей проводимостью n-типа; и

добавлением акцепторной примеси в тонкую пленку с образованием на ней дополнительной тонкой пленки, обладающей проводимостью p-типа.