Способ получения тонких монокристаллических пленок Советский патент 1991 года по МПК C30B13/24 

Изобретение относится к получению тонких монокристаллических пленок и может быть использовано в микроэлектронике для получения твердотельных радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения - получение пленок оксидов совершенной структуры и заданной ориентации.

Пример 1. При получении пленки куприта Си20 используют устройство, размещенное в электронном микроскопе УЭВМ-100К на месте селекторной диафрагмы. Чистую медь в количестве 3 - 5 г помещают в ячейку, устройства, после чего ее расплавляют (Т. пл. 1356 К) и нагревают до (Т) 1500 К. Затем проводят насыщение расплава кислородом до концентрации 0,015 мол. % при повышении парциального давления кислорода в рабочем объеме до 10 Па, После изотермической выдержки, необходимой для установления равновесия по кис- лороду, на поверхность расплава направляют электронный луч (ускоряющее

напряжение 50 кВ, сила тока в пучке 125 мА, диаметр пучка 50 мкм) под углом, меньшим критического угла аксиального каналирования Cu20, порядка 4°. При охлаждении расплава со скоростью 1 К/с, обеспечивающей послойный рост оксидной пленки, на месте падения луча на поверхность формируется высокосовершенный монокристалл куприта, рассеиваясь на котором, электроны формируют дифракционную картину, состоящую из непрерывных узких полос, свидетельствующих о наличии пакета плоскостей оксида, толщиной до 2,0 нм.

На фиг, 1 представлена электронограм- ма на отражение от поликристаллической поверхности меди; а на фиг. 2- то же, от полученной пленки СиаО; на фиг. 3 - элект- ронограмма.

Пример 2. По методике примера 1 получен монокристалл германия на поверхности германия. Высокое качество кристалла подтверждается не только наличием тонких полос на электронограмме, но и КиО

о Ј

О)

ю

кучи-линиями, указывающими на ориентацию атомных цепочек кристалла вдоль пучка.

Существенные отличия предлагаемого способа обусловлены ориентирующим воздействием электромагнитного поля летящих электронов на рост атомных цепочек зарождающегося кристалла. При скользящих углах падения луча на поверхность, меньших некоторого критического значения, формирование растущего кристалла определяется эффектом аксиального кана- лирования. При этом цепочки атомов растущего кристалла вытягиваются вдоль направления пучка электронов, при котором электроны не испытывают столкновений с атомными цепочками и импульс ускоренных частиц почти е меняется. Наличие эффекта каналировзния подтверждается появлением Кикучи-линий на флюоресцентном экране микроскопа. В отсутствие эпитаксии этот механизм оказывает основное воздействие на ориентацию кристаллов,

Предлагаемый способ получения монокристаллов на поверхности металлической матрицы дает следующие преимущества по сравнению с известными способами:

сриг. 1

0

5

0

5

возможность получения монокристалла в виде тонкой пленки с заданной орче стацией;

возможность получения нескольких монокристаллов на одной подложке с различными заранее выбранными ориентациями.

Все это позволяет использовать предлагаемый способ для получений микроэлементных структур с заданными электрофизическими характеристиками.

Формула изобретения

Способ получения тонких монокристаллических пленок путем плавления поликристаллической подложки и кристаллизации при воздействии на расплав высокоэнергетического электронного луча и охлаждения, отличающийся тем, что, с целью получения пленок оксидов совершенной структуры и заданной ориентации, после плавления расплав насыщаю г кислородом до концентрации, превышающей его растворимость в твердой фазе, электронный пуч направляют на поверхность расплава под упом, не превышающим критического угла аксиального канзлирования выращиваемого оксида, и охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей рост пленки на поверхности расплава.

Фиг.2

Изобретение относится к получению тонких монокристаллических пленок, может быть использовано в микроэлектронике для получения твердотельных радиоэлектронных устройств и обеспечивает получение пленок оксидов совершенной структуры и заданной ориентации. Способ включает плавление поликристаллической подложки и насыщение расплава кислородом до концентрации, превышающей его растворимость в твердой фазе. Затем на расплав подают электронный луч под углом, не превышающим критического угла аксиального каналирования выращиваемого оксида. Охлаждение ведут со скоростью, обеспечивающей рост пленки на поверхности расплава. Получены на медной подложке пленки Си20 толщиной до 2 нм. 3 ил.