×
10.12.2014
216.013.0ef3

ИМПЛАНТИРОВАННАЯ ИОНАМИ ОЛОВА ПЛЕНКА ОКСИДА КРЕМНИЯ НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к материаловедению. Пленка оксида кремния на кремниевой подложке, имплантированная ионами олова, включает нанокластеры альфа-олова. Толщина пленки составляет 80÷350 нм, средняя концентрация олова находится в пределах от 2,16 до 7,1 атомных процентов, нанокластеры альфа-олова имеют радиус от 1,5 до 4 нм. Пленка имеет увеличенную интенсивность и уменьшенную ширину полосы фотолюминесценции в диапазоне 700÷1100 нм. 2 ил., 1 табл., 5 пр.
Основные результаты: Имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке, включающая нанокластеры альфа-олова, отличающаяся тем, что толщина пленки составляет 80÷350 нм, средняя концентрация олова находится в пределах от 2,16 до 7,1 атомных процентов, нанокластеры альфа-олова имеют радиус от 1,5 до 4 нм.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к материаловедению, к пленкам оксида кремния на кремниевой подложке, имплантированным ионами олова, и предназначено для разработки функциональных элементов нано- и микроэлектроники, оптоэлектроники и нанофотоники. Такие функциональные элементы могут быть использованы при создании приборов и устройств для записи, отображения и преобразования информации, например, в качестве фотосенсоров сигнальных устройств в информационных системах, в качестве элементов волоконной техники и интегральной оптики, а именно, микроминиатюрных источников света и преобразователей коротковолнового излучения в длинноволновое излучение.

Наиболее близкой к предлагаемой пленке является имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке, имеющая толщину 500 нм и содержащая нанокластеры альфа-олова со средним радиусом не более 5 нм [Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2012, №8, с.44-49].

Недостатком материала-прототипа является пониженная интенсивность фотолюминесценции и уширенная полоса спектра фотолюминесценции в диапазоне 700÷1100 нм.

Задачей изобретения является увеличение интенсивности фотолюминесценции в диапазоне 700÷1100 нм и уменьшение ширины полосы спектра фотолюминесценции в этом диапазоне.

Для достижения указанной задачи имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке, включающая нанокластеры альфа-олова, отличается тем, что толщина пленки находится в пределах 80÷350 нм, средняя концентрация олова находится в пределах от 2,16 до 7,1 атомных процентов, нанокластеры альфа-олова имеют радиус от 1,5 до 4 нм.

Техническим результатом при использовании предложенной пленки как наноструктурированного материала является увеличение интенсивности фотолюминесценции в полосе свечения 700÷1100 нм (1,13÷1,77 эВ) в четыре раза и сужение ширины полосы фотолюминесценции в 1,24÷1,45 раза. Это обеспечивается наличием в предложенной пленке указанной выше совокупности параметров: толщины пленки, средней концентрации в ней олова и размеров нанокластеров альфа-олова. При этом нанокластеры альфа-олова с радиусом от 1,5 до 4 нм проявляют свойства квантовых точек с эффектами квантового ограничения, обусловливающими вариативность и достижение требуемых электронно-оптических свойств наноструктурированного материала.

При выходе вышеуказанных параметров предложенного материала (толщина пленки, средняя концентрация олова и средний радиус нанокластеров альфа-олова) за пределы, указанные в формуле изобретения, не обеспечиваются увеличение интенсивности фотолюминесценции и сужение ширины полосы фотолюминесценции в диапазоне 700÷1100 нм. Это обусловлено следующими причинами.

Если размеры нанокластеров альфа-олова менее 1,5 нм, происходит деградация структуры материала и ухудшение люминесцентных свойств предложенного материала вследствие увеличения количества структурных дефектов, являющихся центрами тушения люминесценции. Снижается интенсивность фотолюминесценции, расширяется ее полоса.

При размерах нанокластеров альфа-олова более 4 нм полоса свечения сдвигается в низкоэнергетическую область, уменьшается интенсивность свечения, расширяется полоса фотолюминесценции. Кроме того, усложняется технология получения предложенного материала, требуется использование ионного источника с повышенной энергией и увеличение времени имплантации, что экономически нецелесообразно.

Если средняя концентрация олова меньше 2,16 атомных процентов, снижается интенсивность фотолюминесценции, требуется более длительная термообработка для получения кластеров размерами 1,5÷4 нм.

При средней концентрации олова более 8 атомных процентов начинают проявляться эффекты концентрационного тушения и увеличиваются размеры нанокластеров.

Если толщина пленки меньше 80 нм, не достигается достаточная степень воспроизводимости технического результата получаемой пленки оксида кремния вследствие повышенного влияния свойств кремниевой подложки на свойства пленки, нарушений структуры границы пленка-подложка, излишнего повышения плотности радиационных дефектов пленки (E'-центры, ODC-центры, центры на немостиковых атомах кислорода и др.). При этом не обеспечивается получение требуемых размеров нанокластеров альфа-олова и повышенной интенсивности свечения.

При толщине пленки, большей чем 350 нм, увеличивается длительность технологического процесса ионной имплантации, что приводит к увеличению размеров наночастиц альфа-олова, растет количество радиационных дефектов в структуре пленки. В результате происходит частичное тушение фотолюминесценции, расширение полосы фотолюминесценции и сдвиг ее в длинноволновую область. Расширение полосы фотолюминесценции обуславливает уменьшение интенсивности в диапазоне длин волн 700÷1100 нм.

На фигурах 1 и 2 представлены параметры предложенного материала.

Фиг.1 - распределение величины концентрации олова (вертикальная ось, атомные проценты - ат.%) по толщине пленки предложенного материала (горизонтальная ось, нм) при толщине пленки 250 нм и средней концентрации олова 2,3 ат.%.

Фиг.2 - спектр свечения предложенного материала (вертикальная ось - интенсивность фотолюминесценции, отн.ед., горизонтальная ось - длины волн излучения, нм) при толщине пленки 250 нм и средней концентрации олова 2,3 ат.%.

Приведенный на фиг.2 спектр фотолюминесценции в пределах 700÷1100 нм получен возбуждением в диапазоне 77,5÷335 нм (3.7÷16 эВ), в частности, лазером типа DTL-394QT или DTL-389QT (Россия, «Лазер-компакт») с длиной волны 263 нм [http://www.laser-compact.ru]. Регистрация проведена при помощи монохроматора ARC Spectra Pro-308i (0.3 м) и фотоумножителя R6358P (Hamamatsu).

Предложенная имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке, содержащая нанокластеры альфа-олова, получена из готового материала, представляющего собой пленку SiO2 толщиной 80÷350 нм, термически выращенную на кремниевой подложке и обработанную следующим способом:

- пленка SiO2 облучена ионами олова Sn+ в непрерывном режиме при энергии ионов от 80 до 350 кэВ и флюенсе (5.0±0.5)×1016 ион/см-2;

- после имплантации ионов пленка отожжена при температуре 850÷950°С в течение 30÷45 минут в атмосфере сухого азота.

Имплантация ионов олова в полученную пленку SiO2 осуществлялась с помощью ионного источника, работающего в непрерывном режиме при вакууме (1,4÷2,5)×10-4 Topp. В качестве катода ионного источника использовалось гранулированное олово чистотой 99,6%, в качестве анода - образцы пленки оксида кремния на кремниевой подложке, промытые спиртом в ультразвуковой ванне. Отжиг производился в электропечи сопротивления (типа НТ 40/16).

Полученные образцы предложенного материала - имплантированной ионами олова пленки оксида кремния на кремниевой подложке - представляют собой плоскопараллельные пластины площадью 1 см2, толщиной 3 мм, с поверхностью оптического качества. Поверхностный слой каждого образца включает нанокластеры альфа-олова, подложка образца представляет монокристалл кремния с ориентацией (100).

В таблице приведены примеры получения предложенного материала (образцы №№2÷4), а также примеры получения двух других материалов (образцы №№1 и 5), состав и структура которых не соответствуют составу и структуре предложенного материала.

Спектр фотолюминесценции образца №3 предложенного материала приведен на фигуре 2. Спектры свечения остальных образцов по форме соответствуют спектру образца №2, отличаясь интенсивностями излучения и шириной полосы, указанными в таблице.

Таблица
№ п/п Толщина пленки оксида кремния(нм) Энергия ионов, флюенс (кэВ; ион/см-2) Температура и время отжига (°С; мин) Средняя концентрация олова и размеры нанокластеров альфа-олова (ат.%; нм) Интенсивность излучения на длине волны 870 нм, ширина полосы спектра на уровне 0,5 (отн.ед.; нм)
1 70 65 750 10.7 15630
5×1016 30 1 130
2 120 110 850 7.1 45450
5×1016 80 2 172
3 250 240 910 3 87650
5×1016 120 2,6 185
4 350 300 950 2,2 56110
5×1016 160 3,9 201
5 380 340 1100 2 18920
5×1016 90 5 250

Максимумы интенсивности фотолюминесценции образцов №№2÷4 предложенного материала на длине волны 870 нм находятся в пределах 45450-87650 отн.ед. Максимумы интенсивности фотолюминесценции образцов №№1 и 5 материалов, параметры которых выходят за пределы предложенного материала, равны соответственно 15630 и 18920 отн.ед., что примерно в четыре раза ниже интенсивности свечения предложенного материала. Ширина полосы спектра на уровне 0,5 образцов №№2÷4 предложенного материала находится в пределах 172÷185 отн.ед. Ширина полосы спектра образца №5 материала, параметры которого выходят за пределы предложенного материала, равна 250 отн.ед., то есть ширина полосы спектра свечения предложенного материала в 1,24÷1,45 раза меньше ширины полосы спектра материала по прототипу.

Имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке, включающая нанокластеры альфа-олова, отличающаяся тем, что толщина пленки составляет 80÷350 нм, средняя концентрация олова находится в пределах от 2,16 до 7,1 атомных процентов, нанокластеры альфа-олова имеют радиус от 1,5 до 4 нм.
ИМПЛАНТИРОВАННАЯ ИОНАМИ ОЛОВА ПЛЕНКА ОКСИДА КРЕМНИЯ НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ
ИМПЛАНТИРОВАННАЯ ИОНАМИ ОЛОВА ПЛЕНКА ОКСИДА КРЕМНИЯ НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 112 items.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f90

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана

Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477711
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.301d

Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов (варианты)

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения свойств веществ, и предназначено для определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы, в частности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477852
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.06.2013
№216.012.4896

Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов и пульп

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области извлечения редкоземельных элементов при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов. Способ извлечения редкоземельных элементов из растворов, содержащих железо(III) и алюминий, включает сорбцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484162
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.06.2013
№216.012.50d1

Способ получения имплантированного ионами олова кварцевого стекла

Изобретение относится к способу получения имплантированного ионами олова кварцевого стекла из диоксида кремния с поверхностным слоем, содержащим нанокластеры олова. Упомянутый способ может быть использован при создании компонентов микро-(нано-) и оптоэлектронных устройств. Проводят имплантацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486282
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.10.2013
№216.012.75fd

Способ получения п-ацетиламинофенола

Изобретение относится к способу получения п-ацетиламинофенола (парацетамола) формулы I. Способ заключается в каталитическом восстановлении п-нитрозофенола в этилацетате при перемешивании с катализатором Ni-Ренея при давлении водорода 2-4 атм и при температуре 20-50°C, последующей обработке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495865
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.01.2014
№216.012.97f5

Способ получения люминофора в виде аморфной пленки диоксида кремния с ионами селена на кремниевой подложке

Изобретение к способу получения люминофора в виде аморфной пленки диоксида кремния с ионами селена, расположенной на кремниевой подложке. Способ включает имплантацию ионов селена с энергией ионов 300±30 кэВ при флюенсе 4÷6·10 ион/см в указанную пленку и первый отжиг при температуре 900÷1000°C...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504600
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.01.2014
№216.012.9b8c

Способ получения анестезина

Изобретение относится к способу получения этилового эфира n-аминобензойной кислоты (анестезина) формулы который обладает местным анестезирующим действием и является полупродуктом в синтезе новокаина. Способ заключается в восстановлении этилового эфира n-нитробензойной кислоты с последующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505526
Дата охранного документа: 27.01.2014
20.02.2014
№216.012.a345

Способ изготовления модифицированного электрода для электрохимического анализа (варианты)

Использование: для контроля состава природных, сточных вод, биологических объектов, пищевых продуктов, диагностики заболеваний в химической, металлургической, пищевой промышленности, медицине, экологии. Сущность: способ изготовления модифицированного электрода включает синтез на поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507512
Дата охранного документа: 20.02.2014
Showing 1-10 of 160 items.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20be

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности. Устройство содержит тигель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473883
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e8

Способ определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является способом оценки накопленной дозы ионизирующего β-излучения с использованием твердотельных термолюминесцентных детекторов и может быть использовано при персональной дозиметрии при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473925
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e9

Устройство для определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является устройством для определения поглощенной дозы ионизирующего β-излучения в термолюминесцентном детекторе и может быть использовано при персональной дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473926
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.236a

Способ получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов R = С≡С-Аr; тиенил-2. Способ включает взаимодействие пентиптиценхинона с литиевыми производными гетаренов и ацетиленов с последующей ароматизацией восстанавливающим агентом. При этом способ характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474568
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.286f

Устройство защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

Предлагаемое изобретение относится к системам защиты и диагностики ядерного реактора на быстрых нейтронах АЭС. Устройство защиты ядерного реактора содержит измерители и датчики режимов работы АЭС и системы управления защиты, стержень аварийной защиты для гашения цепной реакции при авариях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475871
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6c

Волновод для осветления стекломассы

Изобретение относится к области стекловарения, в частности к стекловаренным печам. Волновод для осветления стекломассы, включающий погруженный в расплав стекломассы цилиндрический корпус волновода с закрытым торцом, снабжен газоструйным акустическим излучателем, трубопроводом для подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476387
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f61

Устройство для получения труб с винтовым профилем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, конкретно - к трубопрофильному производству. Корпус содержит два держателя с профильными кольцами, установленные последовательно вдоль оси трубы. Один держатель выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оси при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477664
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f90

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана

Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477711
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД