Способ обработки монокристаллов оксида цинка Советский патент 1990 года по МПК C30B31/22 C30B29/16 

Изобретение относится к способам управления оптическими и электрофизическими свойствами монокристаллов оксид|а цинка и может быть использовано в опто- и акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, монокристаллических люминофоров, широкополосных преобразователей ультразвука и т. д.

Цель изобретения - получение поверхностного высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желто- оранжевой люминесценции.

Пример 1. Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом с концентрацией примеси лития 5- 10 см-. имплантируют ионами кислорода с энергией 110 МэВ и дозой 1,3-10 ион/см. Затем образец отжигают на водухе при 800 С в течение 6 ч с последующим охлаждением со скоростью 150 град/ч. После такой термообработки удельное сопротивление имплантированного слоя достигает значения около Ом- см (удельное сопротивление исходного кристалла / 10 Ом- см). При этом глубина проникновения ионов кислорода составила 55 мкм, интенсивность желто-оранжевой ка- тодолюминесценции (энергия электронов 25 кзВ) увеличилась в 4 раза, усиление интенсивности экситон-фоионного излучения в области наивысшей концентрации введенных ионов равно двум.

Пример 2. Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом с концентрацией примеси лития 5 -10 см ,,имплантируют- ионами кислорода с энергией 110 МэВ и дозой 1,3 ТО ион/см. Затем образец отжигают на воздухе при 850°С в течение 6 ч с последующим охлаждением со скоростью 100 град/ч.

о о

0ч

ел

Основные п,араметры высокоомного слоя соответствуют примеу 1.

Пример 3. Монокристалл оксида цинка, выращенный гидротермальным методом с концентрацией примеси лития 5 10 см , имплантируют ионами кислорода с энеогией от 300 кэВ до 110 МэВ и дозой 1,3 10 ион/см , Затем образец отжигают на воздухе при 850°С в течение б ч с последующим охлаждением со скоростью 100 град/ч. Люминесцентные и электрофизические параметры имплантированного слоя соответствуют примеру 2. глубина проникновения ионов при изменении энергии от 300 кэВ до 110 Мэ8 меняется .Б до 55 мкм.

После отжига наблюдается осветление имплантированной области кристалла, сопровождаемое ростом интенсивности люминесценции. Высокое совершенство кри- сталлической структуры полученного высокоомного слоя оксида цинка подтверждается близким по разрешению характером низкотемпературных спектров экситон-фо- нонной люминесценции имплантируемой и неимплантируемой матрицы кристалла.

Предлагаемый способ управления люминесцентными и электрофизическими свойствами монокристаллов- оксида цинка может найти применение изготовлении акустоэлектронных преобразователей различного назначения, ультрафиолетовых твердотельных лазеров для записи информации в ЭВМ и генерации лазерного излучения на кристаллах, при разработке монокристаллических желто-оранжевых люминофоров и т. д.

Основным преимуществом предлагаемого способа получения высокоомных слоев оксида цинка является возможность плавного регулирования их толщины в широких пределах от 0,5 до 80 мкм (за счет применения высокоэнергетичной ионной имплантации и последующего травления кристаллов, а также наличие резкой переходной границы (например, шириной не более 3 мкм при толщине слоя 55 мкм), что в совокупности с большимрслоя делает данный вид обработки кристаллов чрезвычайно перспективным для изготовления активных элементов аку- стоэлектроники. Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно усилить экс- итон-фононное и желто-оранжевое излучение гидротермальных монокристаллов оксида цинка, что может быть использовано для разработки эффективных желто-оранжевых монокристаллических люминофоров и повышения эффективности ультрафиолетовых лазеров.

Формул а и зобретения Способ обработки монокристаллов оксида цинка, включающий имплантацию ионов кислорода в предварительно легированный кристалл с последующим отжигом и охлаждением,отличающийся тем,что, с целью получения поверхностного высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80,0 мкм и увеличения интенсивности экситонной и желто-оранжевой люминесценции, для обработки используют кристаллы, легированные литием до концентрации , имплантацию проводят с энергией ионов 3 10 - 2 10® эВ, отжиг ведут при 750-850°С, а охлаждение - со скоростью 50-150 град/ч.

Изобретение относится к получению специальных материалов электронной техники и может быть использовано в опто- и акустоэлектронике при создании ультрафиолетовых твердотельных лазеров, люминофоров и т.д. Цель изобретения - улучшение поверхностного высокоомного слоя регулируемой толщины в пределах 0,5-80 мкм и увеличение интенсивности экситонной и желто-оранжевой люминесценции. Способ включает ионную имплантацию кислорода с энергией 3^.10⁵-2^.10⁸ эВ в монокристаллы, предварительно легированные литием до концентрации 10¹⁷-10¹⁸ см^-3, с последующим отжигом при 750-850°С и охлаждением со скоростью 50-150 град/ч. Способ позволяет получать слои с варьируемой толщиной и регулируемой интенсивностью люминесценции.