Способ изготовления светоизлучающего PIN-диода Российский патент 2024 года по МПК H01L33/26 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области оптоэлектронной техники, в частности к технологии изготовления полупроводниковых светоизлучающих диодов с p-n или p-i-n переходом и может быть использовано для создания источников истинно одиночных фотонов с электрическим управлением для фотоники, квантовых вычислений и квантовой криптографии.

Предшествующий уровень техники

Одним из наиболее актуальных направлений развития современной науки является разработка и создание систем связи с квантовым шифрованием информации. Источник одиночных фотонов является одним из ключевых элементов таких систем. В настоящее время в прототипах квантовых линий связи в качестве источников одиночных фотонов, как правило, используются ослабленные лазеры, которые демонстрируют высокую степень монохроматичности излучения, а также обеспечивают возможность электронного управления генерацией. Основной проблемой таких источников является существенная вероятность генерации двух, трех и более фотонов вместо необходимого одиночного фотона, что понижает эффективность всей линии связи.

Истинно однофотонными источниками являются одиночные излучающие центры, например, люминесцентные примесные центры в полупроводниках, так как генерация второго фотона невозможна до релаксации излучающего центра в основное состояние. Основной проблемой примесных центров в полупроводниках является необходимость оптической накачки для генерации излучения. Данная проблемы решена в устройстве, в котором обеспечивается электролюминесценция одиночных примесных центров. Таким устройством является, например, PIN-диод из непрямозонного полупроводника, в i-слое которого содержатся люминесцирующие примесные центры. При протекании электрического тока через диод часть электрон-дырочных пар будет рекомбинировать по каскадному механизму, в котором энергетические уровни примесного центра будут промежуточными. В результате такого процесса происходит излучение одиночного фотона с энергией, характерной для конкретного примесного центра.

Описанный выше механизм электролюминесценции реализуется в алмазном PIN-диоде при наличии в i-слое различных примесных центров, таких как NV, SiV, GeV и др.

В статье N. Mizuochi, T. Makino, H. Kato, D. Takeuchi, M. Ogura, H. Okushi, M. Nothaft, P. Neumann, A. Gali, F. Jelezko, J. Wrachtrup and S. Yamasaki, Electrically driven single-photon source at room temperature in diamond, Nature photonics, 2012, v. 6, p. 299-303. doi: 10.1038/NPHOTON.2012.75 описывается генерация одиночных фотонов при помощи электролюминесценции в алмазном PIN-диоде. Для этого авторы использовали алмазный PIN-диод вертикальной геометрии, а одиночные центры люминесценции (NV-центры) в i-слое создавались при помощи ионной имплантации атомов азота и последующего отжига. Основным недостатком описанного способа является то, что сбор излучения производится из области, не находящейся непосредственного между контактами диода, что значительно понижает концентрацию свободных носителей в непосредственной близости от излучающего центра. В результате понижается вероятность рекомбинации электрон-дырочной пары на примесном центре, и, следовательно, понижается частота генерации одиночных фотонов люминесцентным центром. Однако, данная работа подтверждает физическую возможность генерации одиночных фотонов при помощи электролюминесценции в алмазном PIN-диоде.

Известны способы изготовления PIN-диодов из алмаза (патентная заявка US 8592824 B2, МПК H01L 29/15, опубл. 26.11.2013; патентная заявка CN 110600554 A, МПК H01L 29/868, опубл. 20.09.2019), а также способ изготовления алмазного светоизлучающего p-n диода (патент RU 2386193 C1, МПК H01L 33/00, опубл. 10.04.2010). Во всех способах, раскрытых в этих патентных документах, используют нелегированную непроводящую алмазную подложку, на которой при помощи различных технологий создают слои или области с разным типом проводимости.

В патенте RU 2386193 C1 указано, что области алмаза с p-типом проводимости создаются при помощи гомоэпитаксиального синтеза, а сильнолегированные области с p- и n-типом проводимости - при помощи ионной имплантации атомов бора или фосфора с последующим отжигом при 1000°C. Изготовленный таким способом светоизлучающий диод продемонстрировал излучение в диапазоне длин волн 590-610 нм, что обусловлено релаксацией электрон-дырочных пар через NV° центры. Недостатком этого известного решения с точки зрения получения однофотонного излучения является отсутствие слаболегированного i-слоя диода, что не позволяет обеспечить достаточно большое расстояние между соседними излучающими центрами. Кроме того, легирование алмаза методом ионной имплантации с последующим отжигом сопряжено с созданием большого количества вакансионных центров (NV, SiV и др.), что заведомо не позволяет создать одиночные люминесцентные центры.

В патентной заявке CN 110600554 A описан следующий способ изготовления алмазного PIN-диода. На нелегированной непроводящей алмазной подложке с кристаллографической ориентацией (001) выращивают два гомоэпитаксиальных слоя алмаза n-типа с разной степенью легирования и толщиной, затем производят кислородную терминацию поверхности с последующим отжигом при 900°С более 5 минут для обеспечения высокой проводимости поверхности, затем на части поверхности изготавливают омический контакт произвольный формы, затем производят травление поверхности до первого слоя с n-типом проводимости с более низким уровнем легирования, затем производят синтез i- и p- слоя и затем изготавливают омический контакт на поверхности p- слоя. Таким методом получают светоизлучающий диод с псевдо-вертикальной геометрией. Основным недостатком такой геометрии светоизлучающего диода является протекание тока через поперечное сечение относительно тонкого слоя n-типа проводимости, который обладает достаточно высоким удельным сопротивлением за счет физических особенностей алмаза n-типа. Таким образом, диод такой геометрии заведомо обладает более высоким сопротивлением в открытом состоянии, а также возможно неоднородное распределение плотности тока по площади диода. К недостаткам этой известной технологии также можно отнести то, что создание диода такого типа требует достаточно большого количества технологических операций, а также достаточно сложного процесса химического осаждения из газовой фазы (ХОГВ, англ. - chemical vapor deposition CVD)) с металлической маской на поверхности алмаза.

В качестве прототипа настоящего изобретения принято решение, описанное в патентной заявке US 8592824 B2, в которой описан похожий способ изготовления светоизлучающего алмазного PIN-диода с псевдо-вертикальной геометрией. В отличие от описанного в патенте CN 110600554 A способа, в данном случае в первую очередь выращивают гомоэпитаксиальный слой p-типа проводимости, а толщина i-слоя составляет не более 1 мкм. Данное известное решение сохраняет те же недостатки, что и описанный выше способ, за исключением того, что сопротивление в открытом состоянии данного диода будет ниже за счет лучшей проводимости алмаза p-типа. Также в данном известном решении толщину i-слоя оптимизируют для повышения интенсивности излучения в УФ диапазоне и не создают одиночных центров люминесценции в нем. Также в данном известном решении геометрия устройства такова, что излучение из i-слоя будет проходить через легированный n-слой, который обладает поглощением на длине волны излучения люминесцирующих центров, что уменьшит эффективность потенциального однофотонного источника, так как часть одиночных фотонов будет поглощаться в этом слое материала.

Сущность изобретения

С учетом недостатков известных конструкций светоизлучающих диодов была поставлена задача решить две основные проблемы:

1) ограничение тока через диод сопротивлением относительно тонкого p+ или n+ слоя за счет латерального протекания электрического тока в этом слое;

2) уменьшение вероятности выхода рожденных фотонов из i-слоя диода за счет прохождения фотонов через p+ или n+ слой.

В настоящем изобретении указанная задача решается тем, что предложен способ изготовления светоизлучающего PIN-диода из непрямозонного полупроводника, содержащего подложку, p-слой, n-слой, активный i-слой, находящийся между p-слоем и n-слоем и в контакте между ними, а также электроды на p- и n-слоях. Согласно настоящему изобретению подложку изготавливают из алмазного кристалла, легированного бором или азотом или фосфором и используют в качестве одного из указанных p- или n-слоев,

слой с типом проводимости, противоположным подложке, изготавливают при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГВ) с добавкой в ростовую камеру легирующих газов, содержащих атомы бора или азота или фосфора в концентрации не ниже 10¹⁷ см^-3; а активный i-слой изготавливают толщиной не более 15 мкм с концентрацией фоновых примесей не выше 10¹⁴ см^-3 при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом ХОГВ с добавкой в ростовую камеру газов, содержащих атомы, образующие в алмазе люминесцентные центры; причем после формирования всех p- i- и n-слоев производят механическую полировку боковых сторон полученного параллелепипеда до шероховатости не более 50 нм.

Концентрация легирующей примеси не ниже 10¹⁷ см^-3 фактически обеспечивает n+ или p+ тип полупроводникового материала, т.е. достаточно высокую концентрацию свободных электронов (дырок), которая дает достаточно высокую проводимость и достаточно низкое контактное сопротивление между алмазом и металлом.

Выбранная толщина активного i-слоя (не более 15 мкм) обеспечивает фактическую работоспособность светоизлучающего PIN-диода с получением достаточной интенсивности излучения, так как чем толще i-слой, тем меньше прямой ток PIN-диода, что в данном случае приводит к меньшей интенсивности излучения.

Выбор концентрации фоновых примесей в i-слое не выше 10¹⁴ см^-3 объясняется следующим. Это уровень концентрации азота, при которой еще будут существовать одиночные центры. При большей фоновой концентрации азота при синтезе i-слоя будет образовываться слишком много NV центров. При концентрации бора больше 10¹⁴ см^-3 материал будет обладать сильной проводимостью p-типа и не будет работать как i-слой. Если содержание каких-то других примесей окажется больше чем 10¹⁴ см^-3, то алмаз будет либо люминесцировать, либо проводить ток, либо вообще не вырастет.

Выбор величины шероховатости (не более 50 нм), до которой производят механическую полировку боковых сторон изготавливаемого диода, обусловлен тем, что при наличии на боковой поверхности диода дефектов с характерным размером около 100 нм, на этих дефектах могут рассеиваться фотоны, которые должны выходить из материала, т.к. длина волны фотонов составляет около 500-800 нм. Для предотвращения этого рассеивания необходимо, чтобы шероховатость боковой поверхности диода была намного меньше длины волны фотона.

Кроме того, согласно настоящему изобретению, в качестве n-слоя может быть использован алмазный слой, легированный азотом с концентрацией азота в форме С-центров в диапазоне 10-500 млн^-1 и степенью компенсации акцепторной примеси не более 10%.

Кроме того, добавление газа, содержащего атомы, формирующие в алмазе люминесцентные центры, можно производить в определенный период времени синтеза чистого алмазного слоя, причем момент начала и продолжительность этого периода выбирают по результатам моделирования распределения свободных носителей заряда при протекании прямого тока в алмазе так, чтобы положение образованного слоя с люминесцентными центрами большей частью совпадало с положением области максимальной концентрацией свободных носителей заряда обоих знаков.

Далее, перед нанесением электродов на p- и n-слои может быть произведено дополнительное утонение алмазной подложки и слоя с противоположным типом проводимости до толщины от 1 до 50 мкм с использованием травления в плазме.

Кроме того, после полировки торца диода можно провести поиск конкретного одиночного люминесцентного центра и изготовить в соответствующем месте поверхности торца диода иммерсионную структуру при помощи какого-либо метода микро- или наноструктурирования поверхности.

Электроды могут быть изготовлены в форме полосы толщиной от 50 до 300 мкм, проходящей вдоль периметра диода с отступом от края не более 50 мкм для концентрации плотности тока вдоль торцов светоизлучающего pin диода.

В качестве атомов, образующих в алмазе люминесцентные центры, могут быть использованы атомы азота, кремния или германия.

Таким образом, вышеуказанные проблемы известных технических решений решены в настоящем изобретении за счет использования вертикальной геометрии светоизлучающего диода, в которой подложку изготавливают из легированного монокристаллического алмаза, и она является p+ или n+ слоем светоизлучающего pin диода.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется графическими материалами, на которых:

Фиг. 1 - схема светоизлучающего PIN-диода, изготовленного способом по настоящему изобретению;

Фиг. 2 - спектр излучения (зависимость интенсивности излучения от длины волны λ) излучаемого света) PIN-диода, изготовленного способом по настоящему изобретению, при 450°C и токе через диод в 10 мА.

Осуществление изобретения

Особенностью настоящего изобретения заключается в использовании подложки p- или n-типа проводимости, изготовленной из монокристалла алмаза, легированного бором, азотом или фосфором, для обеспечения истинно вертикальной геометрии диода. Подложку изготавливают путем ее вырезания из объемного кристалла, выращенного методом HPHT (high-pressure high-temperature - высокие давление и температура) или методом ХОГВ. Остальные слои pin структуры (i-слой и слой с противоположным типом проводимости) выращиваются при помощи гомоэпитаксиального роста алмаза методом ХОГВ. Легирование p- или n- слоя, а также добавку необходимых примесей для образования люминесцентных центров обеспечивают за счет добавления в ростовую среду газа, содержащего необходимый элемент (B, N, P, Si, Ge). Способ изготовления светоизлучающего PIN-диода включает следующие стадии:

1. В условиях высоких давлений и температур (HPHT) выращивают монокристалл алмаза p-типа при легировании бором или монокристалл алмаза n-типа при легировании азотом или фосфором. В обоих случаях уровень легирования соответствующим элементом составляет не ниже 10¹⁷ см^-3.

2. Из монокристалла алмаза, выращенного на предыдущей стадии, вырезают подложку 1 (фиг. 1) в виде прямоугольного параллелепипеда, которая впоследствии будет являться р- или n-слоем в изготовленном светоизлучающем PIN-диоде

3. При помощи гомоэпитаксиального синтеза методом ХОГВ с добавкой в ростовую камеру атомов азота, кремния, германия или других атомов, образующих люминесцентные центры в алмазе, синтезируют на подложке 1 активный i-слой 2.

4. На активном i-слое 2 при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом ХОГВ с добавкой в ростовую камеру газов, содержащих легирующие атомы азота или бора или фосфора синтезируют р- или n-слой 3 из монокристаллического алмаза с типом проводимости, противоположным подложке 1, и уровнем легирования не ниже 10¹⁷ см^-3.

5. Полируют торцы параллелепипеда, полученного из образованных трех слоев (подложка 1, i-слой 2 и слой 3 с типом проводимости, противоположным подложке) до шероховатости не более 50 нм.

6. На подложке 1 и на слое 3 изготавливают электроды 4 с образованием омических контактов с соответствующим слоем. Электроды 4 изготавливают путем напыления Ti или другого карбидообразующего металла, отжига в вакууме для образования карбида и последующего напыления платины. Затем, при необходимости, на электроды 4 напыляют слой золота, алюминия или другого металла.

В результате светоизлучающий PIN-диод представляет собой алмазный прямоугольный параллелепипед. При такой геометрии появляется возможность сбора излучения с предварительно полированного торца (любая из четырех меньших граней прямоугольного параллелепипеда) диода, где i-слой не будет закрыт никаким другим слоем. Таким образом, истинно вертикальная геометрия диода обеспечивает равномерное распределение тока по объему i-слоя, а полированный торец с незакрытым i-слоем обеспечивает максимальный коэффициент выхода излученных одиночных фотонов из материала.

Предложенная технология изготовления светоизлучающего PIN-диода может быть оптимизирована под конкретную задачу путем модификации вышеописанных стадий или использования дополнительных стадий:

1) В качестве подложки 1 используют пластину из монокристаллического алмаза, легированного азотом в форме C-центров (атомов азота в позиции замещения атомов углерода), с концентрацией C-центров в диапазоне 10 - 500 млн^-1 и степенью компенсации акцепторной примеси не более 10%. Такие подложки, вырезанные из кристаллов типа Ib, являются наиболее дешевыми и коммерчески доступными по сравнению с другими вариантами легированных подложек. В таком случае пропускание тока через светоизлучающий PIN-диод производят при повышенной температуре (не ниже 200°С) для обеспечения достаточной проводимости легированной азотом подложки.

2) При синтезе i-слоя газы, содержащие атомы, формирующие люминесцентные центры, добавляют в определенный короткий период времени. Это приводит к тому, что люминесцентные центры преимущественно образуются в тонком слое толщиной около 1 мкм. Основным преимуществом такого подхода заключается в том, что положение данного слоя необходимо выбирать в области максимальной концентрации свободных электронов и дырок на основании теоретического моделирования, что позволяет максимально повысить частоту излучения фотонов каждым люминесцентным центром.

Для моделирования физических процессов в полупроводниковых структурах используют программное обеспечение, позволяющее производить численное решение дифференциальных уравнений Пуассона и уравнений переноса заряда в дрейфово-диффузионном приближении. Благодаря этому становится возможным расчет вольтамперных характеристик структур, определение процессов протекания и накопления зарядов, определение пороговых напряжений открытия структур с учетом реальных характеристик алмазных подложек при различных температурах. Программное обеспечение позволяет также определить профили концентрации свободных носителей в i-области PIN-структуры при приложении прямого (открывающего) напряжения с учетом профилей концентрации примесей (доноров и акцепторов) в каждом из слоев PIN-структуры. Скорость излучательной рекомбинации (скорость эмиссии одиночных фотонов) на NV или других центрах определяется с учетом концентрационных распределений свободных электронов и дырок в i-слое и с учетом сечений захвата носителей на люминесцентных центрах. Расположение дельта-слоя с люминесцентными центрами определяют так, чтобы он попадал в область максимальной концентрации свободных электронов, т.к. именно эта величина является определяющей в подобных алмазных PIN-структурах (I.A. Khramtsov, D.Y. Fedyanin, Superinjection in diamond homojunction P-I-N diodes, Semiconductor Science and Technology. 34 (2019) 03LT03, см. https://doi.org/10.1088/1361-6641/ab0569 (дата доступа 27.12.2023). В данном случае может быть использовано программное обеспечение COMSOL:

https://www.comsol.ru/?ysclid=lqnyhrs7tk463051656 или

https://www.comsol.com/?ysclid=lqnyhrs7tk463051656 (дата доступа 27.12.2023).

3) При необходимости уменьшить общую толщину светоизлучающего диода, перед нанесением электродов производят дополнительное утонение алмазной подложки и слоя с противоположным типом проводимости с использованием травления во фторсодержащей (или иной) плазме до толщины от 1 до 50 мкм.

4) Достаточно большая общая толщина светоизлучающего pin диода позволяет изготавливать иммерсионные структуры на его торцах при помощи различных методов микро- или наноструктурирования поверхности, например, сфокусированным ионным пучком (СИП, англ. focused ion beam, FIB). Изготовление такой структуры непосредственно над предварительно обнаруженным одиночным центром люминесценции значительно повышает вероятность выхода генерируемых одиночных фотонов из объема алмаза. Одиночный центр люминесценции на торце PIN-диода можно обнаружить при помощи картирования фотолюминесценции с достаточным временем накопления сигнала в каждой точке и латеральным разрешением не хуже 1 мкм. Проверка одиночности люминесцентного центра производится при помощи измерения автокорреляционной функции. Пример подобных оптических исследований описан в статье: S.D. Trofimov, S.A. Tarelkin, S.V. Bolshedvorskii, V.S. Bormashov, S.Yu. Troshchiev, A.V. Golovanov, N.V. Luparev, D.D. Prikhodko, K.N. Boldyrev, S.A. Terentiev, A.V. Akimov, N.I. Kargin, N.S. Kukin, A.S. Gusev, A.A. Shemukhin, Y.V. Balakshin, S.G. Buga, V.D. Blank, Spatially controlled fabrication of single NV centers in IIa HPHT diamond, Opt. Mater. Express. 10 (2020) 198; см. https://doi.org/10.1364/OME.10.000198 (дата доступа 29.12.2023).

5) Электроды на p- и n-слоях изготавливают в форме тонкой (от 50 до 300 мкм) полосы вдоль периметра диода с отступом от края не более 50 мкм для концентрации плотности тока вдоль торцов светоизлучающего pin диода.

Промышленная применимость

Пример.

В качестве подложки используют пластину из легированного азотом монокристалла алмаза n-типа, выращенного методом HPHT с концентрацией азота в виде C-центров 2,4×10¹⁹ см^-3. Размер подложки 4×4×0,3 мм³, форма - прямоугольный параллелепипед. На одной из больших граней подложки методом ХОГВ выращивают i-слой из монокристаллического алмаза толщиной 6 мкм. При синтезе i-слоя в ростовую среду добавляют газообразный азот (N₂) в количестве, обеспечивающим концентрацию азота в алмазе 10¹⁵ см^-3, что в свою очередь обеспечит около 10¹² см^-3 NV центров. Затем на i-слое методом ХОГВ выращивают p+ слой толщиной 7 мкм из легированного бором монокристалла алмаза с концентрацией бора 10²⁰ см^-3. После синтеза слоев производят механическую полировку одного из торцов (малые грани) диода. Затем на поверхности p+ слоя и открытой поверхности подложки изготавливают омический контакт путем напыления титана (Ti), отжига в вакууме при 700°C для образования карбида титана и последующего напыления платины (Pt). Для предотвращения короткого замыкания контактов диода при напылении обеспечивается отступ от края поверхности диода в 50 мкм. На Фиг. 2 представлен спектр излучения данного светоизлучающего диода при 450°C и токе через диод в 10 мА.

Изобретение относится к области оптоэлектронной техники, а именно к технологии изготовления полупроводниковых светоизлучающих PIN-диодов, и решает проблему ограничения тока через диод сопротивлением относительно тонкого p+ или n+ слоя за счет латерального протекания электрического тока в этом слое, а также проблему уменьшения вероятности выхода рожденных фотонов из i-слоя диода за счет прохождения фотонов через p+ или n+ слой. Способ изготовления светоизлучающего PIN-диода из непрямозонного полупроводника, содержащего подложку 1, p-слой, n-слой, активный i-слой 2, находящийся между p-слоем и n-слоем и в контакте между ними, а также электроды 4 на p- и n-слоях, заключается в том, что подложку 1 изготавливают из алмазного кристалла, легированного бором, или азотом, или фосфором, и используют в качестве одного из указанных p- или n-слоев. Слой 3 с типом проводимости, противоположным подложке 1, изготавливают при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГВ) с добавкой в ростовую камеру легирующих газов, содержащих атомы бора, или азота, или фосфора в концентрации не ниже 10¹⁷ см^-3. Активный i-слой 2 изготавливают толщиной не более 15 мкм с концентрацией фоновых примесей не выше 10¹⁴ см^-3 при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом ХОГВ с добавкой в ростовую камеру газов, содержащих атомы, образующие в алмазе люминесцентные центры. После формирования всех p-, i- и n-слоев производят механическую полировку боковых сторон полученного параллелепипеда до шероховатости не более 50 нм. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления светоизлучающего PIN-диода из непрямозонного полупроводника, содержащего подложку, p-слой, n-слой, активный i-слой, находящийся между p-слоем и n-слоем и в контакте между ними, а также электроды на p- и n-слоях, характеризующийся тем, что подложку изготавливают из алмазного кристалла, легированного бором, или азотом, или фосфором, и используют в качестве одного из указанных p- или n-слоев, слой с типом проводимости, противоположным подложке, изготавливают при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом химического осаждения из газовой фазы (ХОГВ) с добавкой в ростовую камеру легирующих газов, содержащих атомы бора, или азота, или фосфора в концентрации не ниже 10¹⁷ см^-3; а активный i-слой изготавливают толщиной не более 15 мкм с концентрацией фоновых примесей не выше 10¹⁴ см^-3 при помощи гомоэпитаксиального синтеза методом ХОГВ с добавкой в ростовую камеру газов, содержащих атомы, образующие в алмазе люминесцентные центры; причем после формирования всех p-, i- и n-слоев производят механическую полировку боковых сторон полученного параллелепипеда до шероховатости не более 50 нм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве n-слоя используют алмазный слой, легированный азотом с концентрацией азота в форме С-центров в диапазоне 10–500 млн^-1 и степенью компенсации акцепторной примеси не более 10%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавление газа, содержащего атомы, формирующие в алмазе люминесцентные центры, производят в определенный период времени синтеза чистого алмазного слоя, причем момент начала и продолжительность этого периода выбирают по результатам моделирования распределения свободных носителей заряда при протекании прямого тока в алмазе так, чтобы положение образованного слоя с люминесцентными центрами большей частью совпадало с положением области максимальной концентрации свободных носителей заряда обоих знаков.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением электродов на p- и n-слои производят дополнительное утонение алмазной подложки и слоя с противоположным типом проводимости до толщины от 1 до 50 мкм с использованием травления в плазме.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после полировки торца диода проводят поиск конкретного одиночного люминесцентного центра и изготавливают в соответствующем месте поверхности торца диода иммерсионную структуру при помощи метода микро- или наноструктурирования поверхности.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроды изготавливают в форме полосы толщиной от 50 до 300 мкм, проходящей вдоль периметра диода с отступом от края не более 50 мкм для концентрации плотности тока вдоль торцов светоизлучающего PIN-диода.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве атомов, образующих в алмазе люминесцентные центры, используют атомы азота, кремния или германия.