RU2484189C2 - Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами - Google Patents

Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами Download PDF

Info

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
Application number
RU2011135185/05A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Владимирович Федосеев
Борис Михайлович Логинов
Мария Борисовна Логинова
Евгения Игоревна Марамыгина
Original Assignee
Игорь Владимирович Федосеев
Борис Михайлович Логинов
Мария Борисовна Логинова
Евгения Игоревна Марамыгина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Владимирович Федосеев, Борис Михайлович Логинов, Мария Борисовна Логинова, Евгения Игоревна Марамыгина filed Critical Игорь Владимирович Федосеев
Priority to RU2011135185/05A priority Critical patent/RU2484189C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2484189C2 publication Critical patent/RU2484189C2/ru

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)

  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.
RU2011135185/05A 2011-08-24 2011-08-24 Способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами RU2484189C2 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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