RU2507317C1 - Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма - Google Patents
Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507317C1 RU2507317C1 RU2012128190/05A RU2012128190A RU2507317C1 RU 2507317 C1 RU2507317 C1 RU 2507317C1 RU 2012128190/05 A RU2012128190/05 A RU 2012128190/05A RU 2012128190 A RU2012128190 A RU 2012128190A RU 2507317 C1 RU2507317 C1 RU 2507317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- films
- antimony
- bismuth
- solid bismuth
- antimony solution
- Prior art date
Links
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 13
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910005191 Ga 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002140 antimony alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005492 condensed matter physics Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в физике конденсированного состояния, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой. Сущность изобретения заключается в том, что для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма используют зонную перекристаллизацию сформированных путем напыления в вакууме однородных по составу поликристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма под защитным покрытием, температура плавления которого больше температуры плавления получаемой пленки, при большей скорости движения зоны, чем при выращивании объемных монокристаллов (для пленок твердых растворов висмут-сурьма более 1 см/ч против 0,05 мм/ч для объемных кристаллов). Изобретение обеспечивает получение монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему.
Description
Область техники
Изобретение относится к материаловедению, а именно к технологии получения тонких пленок.
Использование: в физике конденсированного состояния, материаловедении, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения однородных по составу тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой.
Уровень техники
Известны способы получения монокристаллических пленок различных веществ методом молекулярно-лучевой эпитаксии или газофазной эпитаксии [Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура. Патент №: 2440640, МПК: H01B 21/203 (2006.01); Mei Lu and R.J. Zieve, A. van Hulst, H.M. Jaeger and T.F. Rosenbaum, S. Radelaar. Low-temperature electrical-transport properties of single-crystal bismuth films under pressure // Physical Review B. 1996. V.53, №3, P.1609-1615. Способ выращивания тонкой монокристаллической пленки, светоизлучающее устройство на основе Ga2O3 и способ его изготовления // Патент №2313623, МПК: С30В 29/16 (2006.01), С30В 23/02 (2006.01), H01L 33/00 (2006.01), H01S 5/32 (2006.01)]. Однако для получения именно монокристаллических пленок данными методами необходимо использование подложек только из определенных материалов, диапазон которых для пленок достаточно узок, и также необходим точный подбор технологических параметров процесса получения.
Наиболее близким из известных способов является способ, описанный в работе [Г.Н. Колпачников, В.Л. Налетов. Выращивание монокристаллов Bi-Sb методом зонной перекристаллизации // Полуметаллы. Ученые записки ЛГПИ им. А.И. Герцена. Ленинград. 1968, Т.384, вып.4, С.3-6]. В этой работе производят выращивание массивных монокристаллов сплава висмут-сурьма методом зонной перекристаллизации. Однако напрямую применять данный способ для получения монокристаллических пленок нельзя, т.к. при расплавлении пленки происходит ее разрушение. В отличие от ближайшего аналога, в предложенном способе используется защитное покрытие, предотвращающее стягивание расплавленной пленки в капли, и в совокупности с малой толщиной пленки исключающее возникновение конвекционных потоков в области жидкой фазы, что позволяет проводить зонную перекристаллизацию при значительно больших скоростях движения расплавленной зоны по сравнению со скоростью движения зоны при выращивании однородного объемного кристалла.
Сущность изобретения
Сущность изобретения заключается в том, что для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма используется зонная перекристаллизация поликристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма под защитным покрытием, сформированным путем напыления в вакууме. Необходимым условием является равномерное распределение компонентов твердого раствора по объему исходной поликристаллической пленки.
Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма состоит из трех этапов.
Первый этап заключается в получении поликристаллической пленки твердого раствора висмут-сурьма с однородным распределением компонентов по объему пленки. Данные объекты можно получить методом вакуумного дискретного напыления твердого раствора висмут-сурьма на аморфную или кристаллическую подложку (например, слюда, стекло, полиимид и др.).
Второй этап заключается в нанесении покрытия на полученную поликристаллическую пленку твердого раствора. Поликристаллическая пленка на подложке помещается в вакуум, и на всю поверхность образца производится напыление материала покрытия, например KBr, NaCl, KCl, BaCl2 и др., которое при последующей зонной перекристаллизации предотвращает стягивание расплавленной пленки в капли. Материал покрытия должен иметь температуру плавления больше температуры плавления исходной пленки.
На третьем этапе производится зонная перекристаллизация пленки со скоростью прохода зоны, значительно большей, чем при выращивании объемных монокристаллов (для пленок твердых растворов висмут-сурьма более 1 см/ч против 0,5 мм/ч для объемных кристаллов). Процесс зонной перекристаллизации проводится в вакууме или в атмосфере инертных газов.
После проведения зонной перекристаллизации образец помещается в растворитель для снятия защитного покрытия (например, при использовании в качестве защитного покрытия KBr, NaCl, KCl или BaCl2 растворителем может выступать вода).
Технический результат - с помощью предложенного способа возможно получение на различных подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему при больших скоростях перекристаллизации в отличие от существующих аналогов. Равномерность распределения компонентов по объему и монокристалличность структуры подтверждается экспериментальными исследованиями полученных тонкопленочных образцов методом рентгеноструктурного анализа по ширине пика 5-го порядка брегговского отражения и локальным элементным анализом с помощью регистрации характеристического рентгеновского излучения, возбуждаемого электронным пучком сканирующего электронного микроскопа.
Цель изобретения: получение монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему.
Поставленная цель достигается применением метода зонной перекристаллизации при больших скоростях с использованием защитного покрытия.
Claims (1)
- Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма методом зонной перекристаллизации, отличающийся тем, что для формирования указанной структуры используется растворимый защитный слой с температурой плавления, большей температуры плавления получаемой пленки, предварительно нанесенный путем напыления в вакууме на исходную однородную по составу поликристаллическую пленку, получение гомогенного пленочного монокристалла твердого раствора осуществляется при скорости движения зоны более 1 см/ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128190/05A RU2507317C1 (ru) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128190/05A RU2507317C1 (ru) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012128190A RU2012128190A (ru) | 2014-01-10 |
| RU2507317C1 true RU2507317C1 (ru) | 2014-02-20 |
Family
ID=49884249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128190/05A RU2507317C1 (ru) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2507317C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020027685A1 (ru) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Алексей Максимович ШВАРЦ | Термоэлектрический модуль |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900071A (en) * | 1993-01-12 | 1999-05-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Superlattice structures particularly suitable for use as thermoelectric materials |
-
2012
- 2012-07-03 RU RU2012128190/05A patent/RU2507317C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5900071A (en) * | 1993-01-12 | 1999-05-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Superlattice structures particularly suitable for use as thermoelectric materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020027685A1 (ru) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Алексей Максимович ШВАРЦ | Термоэлектрический модуль |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012128190A (ru) | 2014-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100468661C (zh) | Ⅳ-ⅵ族半导体单晶薄膜和其异质结构的制备方法 | |
| Villanueva et al. | Pulsed laser deposition of zinc oxide | |
| US20120000766A1 (en) | Method for manufacturing scandium aluminum nitride film | |
| Kwok et al. | Growth of highly oriented CdS thin films by laser‐evaporation deposition | |
| Singh et al. | Structural and electrical studies of thermally evaporated nanostructured CdTe thin films | |
| Brien et al. | Microstructures diagram of magnetron sputtered AlN deposits: Amorphous and nanostructured films | |
| Bacha et al. | Effect of annealing parameters on structural and morphological properties of sprayed ZnS thin films | |
| Yamamoto et al. | Preparation and characterization of ZnO nanowires | |
| RU2507317C1 (ru) | Способ создания на подложках монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма | |
| Swartzentruber et al. | STM measurements of step-flow kinetics during atom removal by low-energy-ion bombardment of Si (001) | |
| Stock et al. | Silicon and silicon-germanium nanoparticles obtained by Pulsed Laser Deposition | |
| Wang et al. | Synthesis and properties of β-Ga2O3 nanostructures | |
| Tse et al. | ZnO thin films produced by filtered cathodic vacuum arc technique | |
| Saracho-González et al. | Effect of the combination of Cu and CdTe plasmas on the structural and optical properties of CdTe: Cu thin films deposited by laser ablation | |
| US5279868A (en) | Method of preparing ultrafine particle dispersion material | |
| Bodnar et al. | Structural and optical properties of AgIn5S8 films prepared by pulsed laser deposition | |
| US5876790A (en) | Vacuum evaporation method for producing textured C60 films | |
| Ghosh et al. | Preparation and electrical properties of thin films of antimony sulphur iodide (SbSI) | |
| Sakiyama et al. | Photoinduced reversible heteroepitaxial microcrystal growth of a photochromic diarylethene on (110) surface of SrTiO3 | |
| Wang et al. | Growth of rod-like crystal BiSI films by ultrasonic spray pyrolysis | |
| RU2694768C1 (ru) | Способ получения кристаллов Cd3As2 | |
| Abduev et al. | Preferred oriented ZnO films growth on nonoriented substrates by CVD | |
| Lieten et al. | Single crystalline GeSn on silicon by solid phase crystallization | |
| Budakoti et al. | Enhancement in crystalline quality of LiNbO3 films by slow annealing at low temperatures | |
| Casero et al. | Epitaxial growth of CeO2 on MgO by pulsed laser deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190704 |