RU2538415C1 - Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия - Google Patents
Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538415C1 RU2538415C1 RU2013133382/28A RU2013133382A RU2538415C1 RU 2538415 C1 RU2538415 C1 RU 2538415C1 RU 2013133382/28 A RU2013133382/28 A RU 2013133382/28A RU 2013133382 A RU2013133382 A RU 2013133382A RU 2538415 C1 RU2538415 C1 RU 2538415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- gallium arsenide
- plate
- lead
- minutes
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности полупроводников AIIIBV и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров. Технический результат изобретения заключается в создании на поверхности арсенида галлия тонкой оксидной пленки, содержащей прецизионно регулируемое количество легирующей примеси, с использованием простого оборудования экспрессным методом. В способе прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия, включающем обработку поверхности пластины арсенида галлия концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, сушку на воздухе, окисление пластины в присутствии активного хемостимулятора - оксида свинца (II) - при температуре 530°C, скорости потока кислорода 30 л/ч в течение сорока минут, согласно изобретению окисление проводится в присутствии оксида иттрия (III), причем его количественное содержание варьируется от 0 до 100 мол.% от оксида свинца (II). 1 ил.
Description
Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности полупроводников AIIIBV и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров, а именно для анализа и определения содержания газов, обладающих восстановительными свойствами, таких как аммиак, угарный газ, пары этанола.
Известно, что такие методы легирования тонких пленок, как молекулярно-лучевая и газофазная эпитаксия обладают при всех их достоинствах существенными недостатками: они требуют дорогостоящего оборудования, имеют высокую токсичность используемых исходных соединений, а также сложность протекающих химических процессов.
Известны газочувствительные датчики для определения содержания кислорода [патент РФ 2235315, МПК G01N 27/12, опубл. 10.05.2004] и сероводорода [патент РФ 2231053, МПК G01N 27/02, опубл. 20.06.2004], в которых газочувствительный слой напылялся на монокристаллическую пластину арсенида галлия, а затем легировался кислородом. Недостатком такого способа изготовления газочувствительных датчиков является сложность изготовления.
Известны способы получения слаболегированных слоев на поверхности арсенида галлия термическим окислением с использованием нескольких хемостимуляторов: PbO и Bi2O3 [Пенской П.К., Салиева Е.К., Кострюков В.Ф., Рембеза С.И., Миттова И.Я. Газочувствительность слаболегированных слоев полученных окислением GaAs в присутствии PbO и Bi2O3 // Вестник ВГУ. Серия: химия, биология, фармация. 2008, №1, стр.26-31]; PbO и V2O5 [Миттова И.Я., Пшестанчик В.Р., Кузнецова И.В., Кострюков В.Ф., Скороходова С.М., Медведева К.М. Влияние размера частиц активаторов на процесс термооксидирования GaAs под воздействием композиции PbO и V2O5 // Журн. Неорган. Химии, 2005, Т.50, №10, С.1603-1606];
Прототипом настоящего изобретения является способ легирования поверхности арсенида галлия, изложенный в статье [Кострюков В.Ф. Термическое окисление GaAs при совместном и пространственно разделенном воздействии оксидов свинца (II) и марганца (IV) // Вестник ВГУ. Серия: химия, биология, фармация. 2006, №2, стр.69-76]. Согласно способу в эксперименте использовались полированные пластины арсенида галлия марки АГЦЧ-1, ориентации (111). Предокислительную обработку поверхности GaAs осуществляли в концентрированной плавиковой кислоте (49%) в течение 10 мин с последующей отмывкой в дистиллированной воде. В качестве активаторов использовалась композиция оксида свинца (II) и оксида марганца (IV) состава от одного чистого компонента до другого с шагом 20 мол.%. Навеску помещали в кварцевый контейнер, крышкой которого служила окисляемая пластина арсенида галлия (расстояние до пластины 10 мм), и располагали в рабочей зоне печи. Окисление проводили при температурах 530 и 560°C; рабочая сторона пластины была обращена к потоку композиции оксидов. Ток кислорода был постоянным и составлял 30 л/час. Окисление проводили методом доокисления за время 10-60 мин.
Недостатком всех вышеперечисленных способов является то, что во всех них в состав композиции оксидов входят два оксида-хемостимулятора. Это приводит к нелинейным зависимостям от состава композиции таких свойств пленки, как ее толщина и содержание хемостимулятора, что не позволяет заранее точно предсказать степень легирования растущей оксидной пленки хемостимулятором и прецизионно ее контролировать. Также в данных способах используется температурная регулировка содержания активатора в оксидной пленке, что не очень удобно, так как окисление полупроводников происходит в очень ограниченном температурном интервале, ниже которого окисление практически не наблюдается, а выше которого происходит необратимая деградация полупроводниковой подложки.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке технически реализуемого способа создания на поверхности GaAs тонких пленок, содержащих заданное количество легирующего компонента в оксидном слое и обладающих газочувствительными свойствами.
Технический результат настоящего изобретения заключается в создании на поверхности GaAs тонкой оксидной пленки, содержащей прецизионно регулируемое количество легирующей примеси, с использованием простого оборудования экспрессным методом.
Технический результат достигается тем, что в способе прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия, включающем обработку поверхности пластины арсенида галлия концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, сушку на воздухе, окисление пластины в присутствии активного хемостимулятора - оксида свинца - (II) при температуре 530°C, скорости потока кислорода 30 л/ч в течение сорока минут, согласно изобретению, окисление проводится в присутствии оксида иттрия (III), причем его количественное содержание варьируется от 0 до 100 мол.% от оксида свинца (II).
На фиг.1 приведена таблица 1 полученных значений качественных показателей полученной оксидной пленки в зависимости от состава композиции.
Процесс формирования оксидных пленок на GaAs проводили в горизонтальном кварцевом реакторе диаметром 30 мм печи МТП-2М-50-500, предварительно разогретом до рабочей температуры 530°C. Скорость потока кислорода составляла 30 л/ч. Постоянство температуры в реакторе обеспечивалось измерителем и регулятором ТРМ-10 (±1°C).
Перед началом окисления поверхность полированных пластин GaAs обрабатывали концентрированной плавиковой кислотой. Время травления составляло 10 минут, после чего пластины промывались в дистиллированной воде и высушивались на воздухе. Обработка проводилась для удаления естественного оксидного слоя на поверхности и разного рода загрязнений.
Навеску композиции (PbO+Y2O3) заданного состава помещали в кварцевый контейнер, крышкой которого служила окисляемая пластина GaAs (расстояние до пластины 10 мм), и располагали в рабочей зоне печи. Составы композиций менялись от одного чистого компонента до другого с шагом 20 мол.%. Время оксидирования составляло 40 минут. Термооксидирование поверхности GaAs происходит при введении композиции оксидов через газовую фазу.
Такой способ формирования оксидных слоев на поверхности GaAs обеспечивает фиксированное содержание активатора в пленке (не более 3%), что необходимо для обеспечения газочувствительных свойств (на примере этанола, ацетона). Было установлено, что введение активного оксида в растущий на GaAs оксидный слой приводит к увеличению газового отклика (возрастание газовой чувствительности составляет от 20% до 40%). Величина газового отклика зависит от содержания активного оксида в пленке. Регулируя содержание активатора в оксидном слое, можно подбирать условия максимальной газовой чувствительности для того или иного газа. Была установлена строгая корреляция (линейная зависимость) содержания активного оксида (PbO) в пленке на поверхности GaAs от его содержания в композиции с инертным компонентом (Y2O3).
Данный способ обладает преимуществом перед температурной регулировкой содержания активатора в оксидной пленке, поскольку окисление полупроводников происходит в очень ограниченном температурном интервале, ниже которого окисление практически не наблюдается, а выше которого происходит необратимая деградация полупроводниковой подложки.
Пример 1. Если необходимо вырастить на поверхности GaAs пленку, легированную 1% свинца, необходимо вычислить отношение содержание свинца в необходимой пленке (1%) к содержанию свинца в слое, полученном под воздействием индивидуального оксида свинца (2,36%). Эта величина составляет 0,424. Тогда для получения на поверхности GaAs пленки, легированной свинцом на 1%, необходимо провести термооксидирование пластины арсенида галлия в присутствии композиции состава 42,4% PbO + 57,6% Y2O3.
Толщину сформированной таким образом на поверхности GaAs пленки определяли эллипсометрическим методом на лазерном эллипсометре ЛЭФ-754 с абсолютной погрешностью ±1 нм.
Для определения состава полученной на поверхности GaAs пленки использовали метод локального рентгеноспектрального микроанализа (ЛРСМА). Полученные результаты представлены в табл.1.
Как следует из полученных результатов, имеет место линейная зависимость между содержанием оксида-хемостимулятора в композиции и оксидной пленке на поверхности GaAs, и, как следствие, между содержанием хемостимулятора и толщиной пленки на поверхности GaAs.
Claims (1)
- Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия, включающий обработку поверхности пластины арсенида галлия концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, сушку на воздухе, окисление пластины в присутствии активного хемостимулятора - оксида свинца (II) - при температуре 530°C скорости потока кислорода 30 л/ч в течение 40 минут, отличающийся тем, что окисление проводится в присутствии оксида иттрия (III), причем его количественное содержание варьируется от 0 до 100 мол. % от оксида свинца (II).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013133382/28A RU2538415C1 (ru) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013133382/28A RU2538415C1 (ru) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538415C1 true RU2538415C1 (ru) | 2015-01-10 |
RU2013133382A RU2013133382A (ru) | 2015-01-27 |
Family
ID=53281036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013133382/28A RU2538415C1 (ru) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538415C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3604594A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-20 | Schott Glaswerke | Duennfilmgassensoren mit hoher messempfindlichkeit als mehrschichtsysteme auf der basis von indiumoxid-tauchschichten zum nachweis von gasspuren in traegergasen |
DE4403152A1 (de) * | 1994-02-02 | 1995-08-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Gassensor |
RU2231053C1 (ru) * | 2002-10-29 | 2004-06-20 | Вологодский государственный технический университет | Способ изготовления датчика для анализа сероводорода в газовой среде |
RU2235315C2 (ru) * | 2002-11-11 | 2004-08-27 | Омский государственный технический университет | Газовый датчик |
-
2013
- 2013-07-17 RU RU2013133382/28A patent/RU2538415C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3604594A1 (de) * | 1986-02-14 | 1987-08-20 | Schott Glaswerke | Duennfilmgassensoren mit hoher messempfindlichkeit als mehrschichtsysteme auf der basis von indiumoxid-tauchschichten zum nachweis von gasspuren in traegergasen |
DE4403152A1 (de) * | 1994-02-02 | 1995-08-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Gassensor |
RU2231053C1 (ru) * | 2002-10-29 | 2004-06-20 | Вологодский государственный технический университет | Способ изготовления датчика для анализа сероводорода в газовой среде |
RU2235315C2 (ru) * | 2002-11-11 | 2004-08-27 | Омский государственный технический университет | Газовый датчик |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кострюков В.Ф. Термическое окисление GaAs при совместном и пространственно разделенном воздействии оксидов свинца (II) и марганца (IV). Вестник ВГУ. Серия: химия, биология, фармация. 2006, N2, стр.69-76. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013133382A (ru) | 2015-01-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wolf et al. | Exciton and lattice dynamics in low-temperature processable CsPbBr3 thin-films | |
Bussolotti et al. | Gap states in pentacene thin film induced by inert gas exposure | |
JP2018060995A5 (ja) | 半導体装置およびその作製方法 | |
Zhang et al. | Optical and electrical properties of sol–gel derived BaTiO3 films on ITO coated glass | |
Yang et al. | Characteristics of ALD‐ZnO thin film transistor using H2O and H2O2 as oxygen sources | |
Hou et al. | Photoluminescence of monolayer MoS 2 modulated by water/O 2/laser irradiation | |
Frątczak et al. | Growth and characterization of epitaxial iron–nitride thin films | |
WO2011083719A1 (ja) | シリコンウェーハ表層部のエッチング方法およびエッチング装置、ならびにシリコンウェーハの金属汚染分析方法 | |
Gorshkov et al. | The effect of the growth temperature on the passivating properties of the Al 2 O 3 films formed by atomic layer deposition on the CdHgTe surface | |
RU2538415C1 (ru) | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия | |
Rangel-Kuoppa et al. | Ohmic contacts and n-type doping on TixCr2− xO3 films and the temperature dependence of their transport properties | |
EP3808879B1 (en) | Method for controlling defect density in silicon single crystal substrate | |
RU2632261C2 (ru) | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP | |
Sun et al. | Microstructure, surface morphology and optical properties of N-incorporated Ga2O3 thin films on sapphire substrates | |
Trevithick et al. | Activation of CdTe solar cells using molecular chlorine | |
CN105200389B (zh) | 一种提高氧化物薄膜激光损伤阈值的热处理设备与方法 | |
Kim et al. | Effects of Li doping on the negative bias stress stability of solution-processed ZnO thin film transistors | |
JP2020535306A (ja) | CuxCryO2での正孔キャリア濃度の調整 | |
Kesler et al. | HgCdTe surface stabilization by ultrathin native oxide | |
Kruchinin et al. | Optical Properties of the SiO x (x< 2) Thin Films Obtained by Hydrogen Plasma Processing of Thermal Silicon Dioxide | |
Dan'ko et al. | Control of photoluminescence spectra of porous nc-Si-SiOx structures by vapor treatment | |
Liu et al. | Hf1− xSixOy dielectric films deposited by UV-photo-induced chemical vapour deposition (UV-CVD) | |
Tang et al. | Improved sensing characteristics of MISiC Schottky-diode hydrogen sensor by using HfO2 as gate insulator | |
JP2019040929A (ja) | 再結合ライフタイムの制御方法 | |
JP7240946B2 (ja) | 酸化珪素膜形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170718 |