Полупроводниковый тонкопленочный гетеропереход n-ZnO/p-CuO и способ его получения

(51) 01 21/04 (2006.01) Н 01 21/203 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Получение полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/-, где в качестве рслоя используют оксид меди СО в качестве слоя используют оксид цинка . Способ получения полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/-, обладающего выпрямляющими свойствами (чувствительными к водороду и ультрафиолетовому свету) при температурах 200-400 С. Создание способа изготовления полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/-, основано на идентичности постоянных решток - и р-. Выше поставленная задача решалась за счет осаждения плнки(не переобогащнной кислородом) на плнку СО. Гексагональная решткаформировалась на моноклинной рештке СО.(72) Верменичев Борис Михайлович Лисицкий Олег Леонидович Кумеков Серик Ешмухамбетович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Исследование влияния -облучения на фоточувствительность гетеропереходов /35. Б.Х. Байрамов, И.В. Бондарь, В.В. Емцев, Д.С. Лолоскин, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь, М.В. Якушев // ФТП,2006, т.40, в.1, с.67-69(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ГЕТЕРОПЕРЕХОД -/- И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 20594 Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано для создания микро и нано размерных тонкоплночных фотопреобразователей ультрафиолетового света и детектора водорода, работающих в условиях повышенного термического воздействия (при температурах 200-400 С). Существует полупроводниковый гетеропереход на основе -/-35 и способ его изготовления Исследование влияния - облучения на фоточувствительность гетеропереходов/ 35. Б.Х. Байрамов, И.В. Боднарь, В.В. Емцев,Д.С. Полоскин, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь,М.В. Якушев//ФТП, 2006, т.40, в.1, с.67-69. Измерение его характеристик показывает возможность использования данного гетероперехода как фотопреобразователя в условиях повышенного радиационного фона. При изготовлении гетероперехода кристаллы 35 выращивались методом направленной кристаллизации. Слойполучался методом реактивного магнетронного распыления мишени. В вышеприведенном способе получения гетероперехода использовалось распыление мишени, что не дат возможность контролировать содержание кислорода в плнке. При распылении цинковой мишени в присутствии кислорода возможно контролировать количество насыщения плнки кислородом, для испарения цинка требуется меньшая энергия. Выше приведенный гетеропереход не содержит слоя р-. Использование в качестве р-слоя оксида меди более технологично. Была поставлена техническая задача возможности получения полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/- и создания способа получения полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/-, обладающего выпрямляющими свойствами (чувствительными к водороду и ультрафиолетовому свету) при температурах 200-400 С. Оба слоя этого гетероперехода являются тонкоплночными, что открывает перспективы для его использования при создании полупроводниковых приборов (газоанализаторов водорода и фотопреобразователей ультрафиолетового света) микро и нано электроники,работающих при повышенных температурах эксплуатации (200-400 С). Из рассмотрения кристаллической структурыи СО, было обнаружено примерное совпадение некоторых граней (граней лежащих на векторахи с) моноклинной рештки (3.425 А 0, с 5.129 А 0) и гексагональной(3.2495 А 0,с 5.2059 А 0), что позволило выполнить поставленную технологическую задачу возможности получения полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/-. Создание способа изготовления полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/, где впервые совмещены тонкоплночные слои- и р-, основано на идентичности постоянных решток - и р-СО. Выше поставленная задача решалась за счет осаждения плнки(не переобогащнной кислородом) на 2 плнку СО. Гексагональная решткаформировалась на моноклинной рештке СО. Было получено устройство (гетероструктура),имеющее в свом составе полупроводниковый тонкоплночный гетеропереход -/-. Данная гетероструктура была получена способом ионно-плазменного осаждения плнки оксида цинка на плнку оксида меди, полученную при помощи термического окисления на воздухе плнки меди. Тонкоплночная гетероструктура состоит из последовательно соединнных слоев ,и самого полупроводникового тонкоплночного гетероперехода -/-. Тонкоплночная гетероструктура (фиг. 1) 1- полупроводниковый тонкоплночный гетеропереход -/- , 2-слой , 3 слой , 4- диэлектрическая подложка. Способ получения гетероперехода осуществляется следующим образом сначала проводят магнетронное осаждение плнки меди на стеклянную подложку (рабочий газ аргон, диаметр мишени 5 см.,напряжение разряда 2-2,5 кВ, скорость осаждения 80 им. в мин.), затем производится термическое окисление получаемых плнок на воздухе (отжиг 1 час при 500 С) до полного окисления (окисление происходит за счт кислорода воздуха) и получения слоя . После этого на полученную плнкуионно-плазменным осаждением наносят плнку(распыление цинковой мишени в присутствии кислорода, при скорости осаждения 10 нм. в мин. относительное парциальное давление кислорода 20,диаметр мишени 15 см., рабочий газ аргон, рабочее давление 4-10-4 мм. ртутного столба, напряжение разряда 2-2,5 кВ), при данном режиме плнка не обогащена металлической или газовой(О 2) фазой. В заключении проводится стабилизирующий отжиг полученных плнок в воздухе при 200 1 час. Толщины слоев составляющих гетеропереход составляли от 50 до 200 нм. (Толщины оценивались по результатам спектрофотометрических и эллипсометрических измерений). Работа способа основана на том, что при осаждении одного вещества(О) на другое вещество(СО) всегда будет ориентироваться так, чтобы как можно меньше нарушить симметрию рештки вещества подложки. Такое поведения осаждения вещества обусловлено тем, что суммарная энергия границы, состоящей из участков подложкакристалл, кристалл - маточная среда и подложка среда, должна быть минимальной, это свойство используется при эпитаксиальном осаждении плнок. При получении оксидного гетероперехода нахождение в междоузлиях оксидной рештки сверхстехиометрического металлического компонента либо кислорода ухудшает качество структуры,т. к. это сильно искажает рештку. Непосредственно после напыления плнка пористая и не полностью сформирована, после стабилизирующего отжига кристаллическая структура плнки окончательно сформировывается, под влиянием кристаллической структуры нижнего слоя(СО). На фиг. 2 показаны статические вольт-амперные характеристики гетероперехода -/- при различных температурах измерения. Из приве 20594 днных зависимостей видно, что вольт-амперная характеристика сильно зависит от температуры измерения. Вольт-амперные характеристики при температуре 250 С имеют пологую зависимость,свидетельствующую о значительном вкладе в проводимость структуры в прямом направлении последовательных с -р переходом слоев р- и . При качественном облучении данной структуры ультрафиолетовым светом (при 300 С) обнаруживается фотоэдс 345 мВ при токе 0,1 мкА. При увеличении концентрации водорода (относительно воздуха) до получения взрывоопасной смеси при 250 С прямое сопротивление гетероперехода увеличивалось от 90 до 98 МОм, чем можно воспользоваться для обнаружения взрывоопасной концентрации водорода в воздухе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Полупроводниковый тонкопленочный гетеропереход, состоящий из р ислоев, отличающийся тем, что р-слой гетероперехода выполнен из оксида меди , а -слой - из оксида цинка. 2. Способ получения полупроводникового тонкопленочного гетероперехода, отличающийся тем,что на предварительно полученную пленку оксида меди наращивают слой -, не обогащенный кислородом или цинком, методом ионноплазменного распыления цинковой мишени в присутствии кислорода, после чего, для получения гетероперехода -/-, проводят стабилизирующий отжиг на воздухе в течение 1 ч при температуре 200 С.