RU2484189C2 - Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами - Google Patents
Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484189C2 RU2484189C2 RU2011135185/05A RU2011135185A RU2484189C2 RU 2484189 C2 RU2484189 C2 RU 2484189C2 RU 2011135185/05 A RU2011135185/05 A RU 2011135185/05A RU 2011135185 A RU2011135185 A RU 2011135185A RU 2484189 C2 RU2484189 C2 RU 2484189C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diamonds
- boron
- semiconductor properties
- temperature
- diborane
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов, легированных бором, которые могут найти применение в электронной промышленности для изготовления полупроводниковых устройств. Способ включает разложение твердых карбонильных соединений платиновых металлов в газовой среде при повышенной температуре в герметичном контейнере с образованием алмазов и их легирование бором при температуре 150°С÷500°С в течение 2-5 часов в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан B2H6 при весовом соотношении в газовой смеси бора к углероду, равном 1:100÷1000. Техническим результатом изобретения является получение монокристаллов алмаза с полупроводниковыми свойствами высокого качества. 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к получению синтетических алмазов, легированных бором и обладающих полупроводниковыми свойствами, которые могут найти применение в электронной промышленности для изготовления различных полупроводниковых устройств.
Удельное электросопротивление природных алмазов составляет величину 1011-1014 Ом/см. Из них очень малая часть обладает полупроводниковыми свойствами, благодаря наличию в кристаллической решетке определенных примесей, в частности бора, который придает алмазу полупроводниковые свойства с п-типом проводимости с электросопротивлением 106 Ом/см. Олофинский Н.Ф. «Электрические методы обогащения» М., «Недра», 1970 г., 549 стр.
Известны способы выращивания кристаллов синтетических алмазов на затравках в метастабильных условиях.
Ю.А.Литвин и Э.М.Никифорова - «Синтетические алмазы», 1973, №4, с.3-7. И.В.Бутузов, В.Лаптев и С.Дунин - ДАН СССР 1975, 20, с.177-720.
Также известны различные методы получения алмазов с полупроводниковыми свойствами, в том числе известен «Способ синтеза легированных алмазов», включающий воздействие на углеродсодержащий материал сверхвысокого давления при нагреве в области термодинамической стабильности алмаза, при этом предварительно углеродсодержащий материал смешивают и измельчают с 0,001-30 мас.% органического соединения, выбранного из группы: нафтиламин, дифениламин, аминотетразол, изопропенил-ортокарборан, ортокарборан, трифенилфосфин или трифениларсин, до порошка дисперсностью 0,01-1 мкм с содержанием легирующего элемента 0,001-1,5 ат. % по отношению к углероду смеси. Авт. св-во на изобретение №1345581, МПК: С01В 31/06, д. публ. 1985.02.11.
Известен «Способ получения искусственного алмаза», заключающийся в том, что на образец из графита и металла воздействуют давлением и нагревом путем пропускания импульса электрического тока по образцу. Заявка Японии № 62-57568, МПК: С01В 31/06, д. публ. 1987 г.
Известен «Способ синтеза алмаза», основанный на разложении карбида кремния в водной среде, при этом в водную среду вводят, по крайней мере, один растворимый хлорид магния, кальция, хрома или железа, и процесс разложения карбида кремния ведут в интервале температур 200-350°С, кроме того, в водную среду вводят дополнительно растворимые химические вещества, в состав которых входят легирующие алмаз примеси для придания ему полупроводниковых свойств. Патент РФ на изобретение №2181795, МПК: С30В 7/04; д. публ. 7.04.2002 г.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому в качестве изобретения техническому решению является «Способ синтеза алмазов», путем разложения твердых карбонилов платиновых металлов и их производных, при этом процесс производят при температуре 0-300°С и давлении 2-1500 мм рт. ст. в окислительной, восстановительной или нейтральной атмосфере. Патент РФ на изобретение № 2093462, МПК: С01В 31/06, д. публ. 1997.10.20.
Техническим результатом изобретения является повышение качества монокристаллов алмаза с полупроводниковыми свойствами путем образования алмазов и их легирования бором в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6.
Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами осуществляют путем разложения твердых карбонильных соединений платиновых металлов. Процесс образования алмазов и их легирование бором проводят в герметичном контейнере при температуре 150°С÷500°С в течение 2-5 часов. Процесс осуществляют в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2H6, при весовом соотношении в газовой смеси бора В к углероду С, равном 1:100-1000.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Пример №1. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt7Pd2(CO)15 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. %, бор:углерод, равном 1:90. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 140°С-500°С в течение 1,5 часа.
После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (НNО3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.
Пример №2. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt(СO)2 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. % бор:углерод, равном 1:100. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 150°С в течение 2-х часов.
После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (HNO3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.
Пример №3. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt7Pd2(CO)15 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. %, бор:углерод, равном 1:500. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 300°С в течение 3,5 часов. После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (HNO3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.
Пример №4. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt(СO)2 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. % бор:углерод, равном 1:1000. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 500°С в течение 5 часов. После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (HNO3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств.
Пример №5. Карбонильное соединение платиновых металлов Pt(СO)2 в количестве 2-х грамм помещают в стеклянную ампулу, которую затем заполняют газообразной смесью, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2Н6 при соотношении масс. % бор:углерод, равном 1:1100. Ампулу запаивают и выдерживают при температуре 550°С в течение 5,5 часов. После этого ампулу вскрывали и ее содержимое растворяли в царской водке (НNО3+3НСl). В нерастворимом осадке оставались синтезированные зерна алмазов, легированных бором. Полученные алмазы исследовались с целью определения их полупроводниковых свойств. Примеры конкретной реализации способа и результаты исследований сведены в таблицу 1.
Предлагаемый в качестве изобретения «Способ получения алмазов» позволяет добиться получения высококачественных мокристаллов алмазов с оптимальными полупроводниковыми свойствами.
Таблица 1 | ||||||
№ п/п | Параметры синтеза | Соотношение бор:углерод в газовой смеси СО и B2H6 | Концентрация дырок пp, см3 | Элек. сопротивление Ом/см | Характер алмаза | |
t°C | Время, час | |||||
1 | 140 | 1,5 | 1:90 | 1,7 1014 | 106 | не является полупроводником |
2 | 150 | 2,0 | 1:100 | 1,3 1016 | 104 | полупроводник |
3 | 300 | 3,5 | 1:500 | 1,4 1018 | 102 | полупроводник |
4 | 500 | 5,0 | 1:1000 | 1,8 1017 | 103 | полупроводник |
5 | 550 | 5,5 | 1:1100 | 1,4 1015 | 106 | не является полупроводником |
Claims (1)
- Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами путем разложения твердых карбонильных соединений платиновых металлов в газовой среде при повышенной температуре, отличающийся тем, что процесс образования алмазов и их легирование бором проводят в герметичном контейнере при температуре 150÷500°C в течение 2-5 ч в газовой среде, содержащей монооксид углерода СО и диборан В2H6 при весовом соотношении в газовой смеси бора В к углероду С, равном 1:100÷1000.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135185/05A RU2484189C2 (ru) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135185/05A RU2484189C2 (ru) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484189C2 true RU2484189C2 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011135185/05A RU2484189C2 (ru) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484189C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02239193A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-21 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | ダイヤモンド半導体およびその製造方法 |
RU2093462C1 (ru) * | 1996-01-19 | 1997-10-20 | Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана | Способ синтеза алмазов |
US7144753B2 (en) * | 2003-11-25 | 2006-12-05 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Boron-doped nanocrystalline diamond |
US20100123098A1 (en) * | 2008-05-05 | 2010-05-20 | Hemley Russell J | Ultratough single crystal boron-doped diamond |
-
2011
- 2011-08-24 RU RU2011135185/05A patent/RU2484189C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02239193A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-21 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | ダイヤモンド半導体およびその製造方法 |
RU2093462C1 (ru) * | 1996-01-19 | 1997-10-20 | Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана | Способ синтеза алмазов |
US7144753B2 (en) * | 2003-11-25 | 2006-12-05 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Boron-doped nanocrystalline diamond |
US20100123098A1 (en) * | 2008-05-05 | 2010-05-20 | Hemley Russell J | Ultratough single crystal boron-doped diamond |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KAWARADA, H. et al, Exitonic recombination radiation in undoped and boron-doped chemical-vapor-deposited diamonds, "Physical Review", B, 1993, 47(7), p.p.3633-3637. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | The fabrication and optical properties of highly crystalline ultra-long Cu-doped ZnO nanowires | |
Uddin et al. | Acetylene gas sensing properties of an Ag-loaded hierarchical ZnO nanostructure-decorated reduced graphene oxide hybrid | |
Li et al. | Enhanced sensing properties of defect-controlled ZnO nanotetrapods arising from aluminum doping | |
Maestre et al. | Hexagonal boron nitride: a review on selfstanding crystals synthesis towards 2D nanosheets | |
KR101976594B1 (ko) | 탄화규소 분말, 이의 제조 방법 및 단결정 성장 방법 | |
US9580837B2 (en) | Method for silicon carbide crystal growth by reacting elemental silicon vapor with a porous carbon solid source material | |
Liu et al. | Investigation on the electronic structure of BN nanosheets synthesized via carbon-substitution reaction: the arrangement of B, N, C and O atoms | |
Liu et al. | Diamond crystallization and growth in N–H enriched environment under HPHT conditions | |
He et al. | Molar ratio of In to urea directed formation of In2O3 hierarchical structures: cubes and nanorod-flowers | |
Jing et al. | Photocatalytic and antibacterial activities of CdS nanoparticles prepared by solvothermal method | |
JP6445283B2 (ja) | 窒化ガリウム結晶の製造方法 | |
Zhang et al. | One-pot preparation and enhanced photocatalytic and electrocatalytic activities of ultralarge Ag/ZnO hollow coupled structures | |
RU2484189C2 (ru) | Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами | |
Stan et al. | Highly luminescent polystyrene embedded CdSe quantum dots obtained through a modified colloidal synthesis route | |
Wang et al. | The characteristics of Ib diamond crystals synthesized in a Fe–Ni–C system with different SiC contents | |
Li et al. | Aqueous controllable synthesis of spindle-like palladium nanoparticles and their application for catalytic reduction of 4-nitrophenol | |
Liu et al. | Clean Synthesis and Formation Mechanisms of High‐Purity Silicon for Solar Cells by the Carbothermic Reduction of SiC with SiO2 | |
Mo et al. | Synthetic and effect of annealing on the luminescent properties of ZnO nanowire | |
Zhou et al. | Preparation and photoluminescence of Sc-doped ZnO nanowires | |
RU2181795C2 (ru) | Способ синтеза алмаза | |
CN110117817A (zh) | 一种塑性半导体材料以及其制备方法 | |
Liu et al. | Diamond crystallization with a carbonyl nickel catalyst under high pressure and temperature | |
EP1890799B1 (en) | Method for growing synthetic diamonds | |
Shi et al. | PbSe hierarchical nanostructures: solvothermal synthesis, growth mechanism and their thermoelectric transportation properties | |
Lysakovskii | Special features of growing diamond single crystals in the Fe-Co-Zr-C system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140825 |