×
20.05.2016
216.015.3e9c

МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОНВЕРСИИ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИЗЛУЧЕНИЕ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА В ВИДЕ АМОРФНОЙ ПЛЕНКИ ОКСИДА КРЕМНИЯ SiOS НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к люминесцентным материалам для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона, предназначенным для создания функциональных элементов фотонных приборов нового поколения, а также для контроля жесткого ультрафиолетового излучения в вакуумных технологических процессах. Предложенный материал характеризуется тем, что толщина аморфной пленки оксида кремния SiOS составляет 20-70 нм, а ионы кислорода содержатся в количестве, при котором стехиометрический коэффициент «х» находится в пределах от 0,01 до 0,45. Изобретение обеспечивает увеличение интенсивности синего излучения материала и отсутствие красного свечения при сохранении конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в видимое. 3 ил., 1 табл., 5 пр.
Основные результаты: Материал для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiO с имплантированными в нее ионами серы S, где х - стехиометрический коэффициент, на кремниевой подложке, отличающийся тем, что толщина аморфной пленки оксида кремния SiO составляет 20-70 нм, а ионы серы содержатся в количестве, при котором стехиометрический коэффициент «х» находится в пределах от 0,01 до 0,45.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к люминесцентным материалам для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiO2SX на кремниевой подложке, предназначенным для создания функциональных элементов фотонных приборов нового поколения, для использования в фотосенсорике, солнечной энергетике, авиационно-космическом приборостроении, в частности для энергообеспечения систем навигации и управления беспилотных летательных аппаратов, а также для контроля жесткого ультрафиолетового излучения в вакуумных технологических процессах, например, при изготовлении микросхем по 32-нанометровой и более «тонким» технологиям.

Известны [ЖТФ, 2012, т. 82, вып. 2, стр. 153-155] свойства люминесцентных материалов на основе (CaO·0,5Al2O3·5SiO2):Eu и (CaO·0,2Al2O3·SiO2):Eu с добавкой B2O3 в количестве 3 вес.%, позволяющие использовать их в качестве материалов для конверсии ближнего ультрафиолетового излучения (пик излучения 3,2 эВ или 380 нм) в видимое излучение (350÷675 нм, 1,84÷3,54 эВ).

Вышеуказанные известные материалы обеспечивают преобразование в видимый свет только ближнего ультрафиолетового излучения, отсутствует возможность конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения.

Ближайшим к предложенному является описанный в статье [Journal of Non-Crystalline Solids 357 (2011) 1977-1980] люминесцентный материал в виде имплантированной ионами серы (S+) аморфной пленки оксида кремния SiO2:SX толщиной 500 нм на кремниевой подложке, работающий в качестве материала для конверсии жесткого (вакуумного) ультрафиолетового излучения (9,0÷10,5 эВ или 137,6÷118 нм) в видимое излучение (1,7÷1,94 и 2,5÷3,2 эВ или 728,8÷638,7 и 495,6÷387,2 нм).

Недостатком материала-прототипа является наличие в видимом спектре излучения нескольких компонент (1,7÷1,94 и 2,5÷3,2 эВ), а именно красной, голубой, синей и частично фиолетовой компонент с преобладанием синей компоненты. При этом свечение имеет смешанный, немонохромный спектр.

Задачей изобретения является создание материала для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в видимое излучение, обладающего повышенной интенсивностью синего свечения и большей монохромностью излучения.

Для решения поставленной задачи материал для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiO2SX на кремниевой подложке отличается тем, что толщина аморфной пленки оксида кремния SiO2 составляет 20÷70 нм, а ионы серы содержатся в количестве, при котором стехиометрический коэффициент «х» находится в пределах от 0,01 до 0,45.

Техническим результатом использования предложенного материала является повышение эффективности преобразования вакуумного ультрафиолетового излучения в видимое свечение, а именно увеличение интенсивности синего излучения в 1,3÷1,5 раза и обеспечение большей монохромности излучения. Последнее достигается за счет того, что в излучении предложенного материала отсутствует красная полоса.

При толщине аморфной пленки оксида кремния менее 20 нм происходит деградация структуры материала и ухудшение его люминесцентных свойств вследствие увеличения количества структурных дефектов, являющихся центрами тушения люминесценции. При толщине пленки более 70 нм усложняется технология получения материала, требуется использование ионного источника повышенной мощности и увеличение времени имплантации, что нецелесообразно.

При стехиометрическом коэффициенте «х», меньшем значения 0,01, интенсивность люминесценции падает вследствие низкой концентрации центров свечения.

При значениях стехиометрического коэффициента «х», больших значения 0,45, в предложенном материале появляются центры красного свечения, что ухудшает монохроматичность излучения, кроме того, происходит ухудшение люминесцентных свойств - возникает эффект концентрационного тушения люминесценции.

На фигуре 1 изображены спектры излучения известного и предложенного материалов, на фигуре 2 - спектр возбуждающего вакуумного излучения, при этом по вертикальным осям отложены интенсивности излучения в относительных единицах (отн. ед.), по горизонтальным - энергия фотонов излучения (эВ), на фигуре 3 - калибровочная взаимозависимость энергии Е и толщины пленки d.

Фиг. 1:

А - спектр излучения известного люминесцентного материала в виде имплантированной ионами серы аморфной пленки оксида кремния SiO2:Sх толщиной 500 нм на кремниевой подложке [Journal of Non-Crystalline Solids 357 (2011) 1977-1980, Figure 1 (S-related centers)];

Б - спектр излучения предложенного люминесцентного материала в виде аморфной пленки оксида кремния SiO2Sх, где x=0,27, толщина пленки 48 нм.

Фиг. 2 - спектр возбуждения фотолюминесценции предложенного люминесцентного материала в области вакуумного ультрафиолетового излучения.

Фиг. 3 демонстрирует используемую при получении предложенного материала зависимость энергии Е имплантируемых ионов S+ (вертикальная ось, кэВ) от требуемой толщины d аморфной пленки оксида кремния SiO2 (горизонтальная ось, нм).

Предложенный материал для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiO2 на кремниевой подложке получают путем внедрения в указанную пленку ионов серы имплантацией с последующим отжигом при температуре 700÷900°C в течение 0.5÷1 часа в атмосфере сухого азота, имплантацию ведут с энергией ионов, величина которой определяется по формуле

где Е - энергия ионов, кэВ;

d - толщина аморфной пленки диоксида кремния, выбирается в пределах от 20 до 70 нм;

и при флюенсе, определяемом по формуле

где F - флюенс, ион/см2;

x - стехиометрический коэффициент, величина безразмерная, выбирается в пределах от 0,01 до 0,45;

d - толщина аморфной пленки диоксида кремния, выбирается в пределах от 20 до 70 нм.

Имплантация ионов серы в аморфную пленку оксида кремния SiO2 на кремниевой подложке осуществляют с помощью ионного источника, работающего в непрерывном режиме при рассчитанных по формулам (1) и (2) параметрах и вакууме (1,4÷2,5)·10-4 Торр. Перед облучением образцы материала промывают в спирте в ультразвуковой ванне. Отжиг производят в атмосфере сухого азота с использованием электропечи сопротивления (типа НТ 40/16).

Полученные образцы материала представляют собой плоскопараллельные пластины площадью 1 см2, толщиной 0,5 мм, с поверхностью оптического качества. Поверхностный слой каждого образца состоит из аморфной пленки имплантированного ионами серы оксида кремния SiO2Sх, включающей ионы Sх и точечные дефекты, созданные в процессе имплантации ионов серы. Нижележащая основа образца состоит из нелегированного диоксида кремния. Фотолюминесценция полученного материала возбуждалась вакуумным ультрафиолетовым излучением (фиг. 3) с энергией фотонов в интервале 8,5÷10,5 эВ, с помощью синхротрона DESY (Германия) через монохроматор. Люминесцентные спектры регистрировались фотоумножителем R6358P Hamamatsu.

В таблице приведены параметры образца 1 известного материала-прототипа и нескольких образцов 2, 3, 4 и 5 предложенного материала. Люминесцентный спектр излучения образца 1 материала-прототипа приведен на фиг. 1, А. Спектры излучения образцов 2, 4 и 5 по форме соответствуют спектру излучения образца 3 (фиг. 1, Б), отличаясь интенсивностями излучения, указанными в таблице.

Ниже описаны примеры образцов предложенного материала. Номера примеров соответствуют номерам образцов в таблице.

Пример 1 (прототип). Материал получен имплантацией ионов S+ в образец в виде аморфной пленки оксида кремния толщиной 500 нм на кремниевой подложке при энергии ионов 150 кэВ и флюенсе 5·1016 ион/см2. Отжиг произведен в атмосфере сухого азота при температуре 900°C в течение 1 часа. В полученном образце интенсивность пика красного излучения с энергией 1,83 эВ равна 0,2 отн. ед. Видимое излучение такого материала носит смешанный характер, содержит красную, голубую, синюю и частично фиолетовую компоненты с преобладанием синей компоненты с энергией 2,82 эВ, которая имеет относительную интенсивность 1,0 отн. ед.

Пример 2. Материал получен имплантацией ионов S+ в образец в виде аморфной пленки оксида кремния толщиной 20 нм на кремниевой подложке при рассчитанных по формулам (1) и (2) энергии ионов 13,3 кэВ и флюенсе 4,4·1015 ион/см2. Отжиг произведен в атмосфере сухого азота при температуре 850°C в течение 50 минут. Интенсивность пика красного излучения с энергией 1,83 эВ равна нулю. Излучение полученного материала является смешанным, но без красной полосы, при этом интенсивность синего излучения с энергией 2,82 эВ повышена и равна 1,3 отн. ед.

Пример 3. Материал получен имплантацией ионов S+ в образец в виде аморфной пленки оксида кремния толщиной 30 нм на кремниевой подложке при рассчитанных по формулам (1) и (2) энергии ионов 21,3 кэВ и флюенсе 6·1015 ион/см2. Отжиг произведен в атмосфере сухого азота при температуре 800°C в течение 45 минут. Интенсивность пика красного излучения с энергией 1,83 эВ равна нулю. Излучение полученного материала является смешанным, но без красной полосы, при этом интенсивность синего излучения с энергией 2,82 эВ повышена и равна 1,5 отн. ед.

Пример 4. Материал получен имплантацией ионов S+ в образец в виде аморфной пленки оксида кремния толщиной 45 нм на кремниевой подложке при рассчитанных по формулам (1) и (2) энергии ионов 33,3 кэВ и флюенсе 2,4·1016 ион/см2. Отжиг произведен в атмосфере сухого азота при температуре 800°C в течение 40 минут. Интенсивность пика красного излучения с энергией 1,83 эВ равна нулю. Излучение полученного материала является смешанным, но без красного излучения, при этом интенсивность синего излучения с энергией 2,82 эВ повышена и равна 1,5 отн. ед.

Пример 5. Материал получен имплантацией ионов S+ в образец в виде аморфной пленки оксида кремния толщиной 70 нм на кремниевой подложке при рассчитанных по формулам (1) и (2) энергии ионов 53,3 кэВ и флюенсе 7·1016 ион/см2. Отжиг произведен в атмосфере сухого азота при температуре 750°C в течение 30 минут. Интенсивность пика красного излучения с энергией 1,83 эВ равна нулю. Излучение полученного материала является смешанным, но без красной полосы, при этом интенсивность синего излучения с энергией 2,82 эВ повышена и равна 1,4 отн. ед.

Материал для конверсии вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiO с имплантированными в нее ионами серы S, где х - стехиометрический коэффициент, на кремниевой подложке, отличающийся тем, что толщина аморфной пленки оксида кремния SiO составляет 20-70 нм, а ионы серы содержатся в количестве, при котором стехиометрический коэффициент «х» находится в пределах от 0,01 до 0,45.
МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОНВЕРСИИ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИЗЛУЧЕНИЕ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА В ВИДЕ АМОРФНОЙ ПЛЕНКИ ОКСИДА КРЕМНИЯ SiOS НА КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ
МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОНВЕРСИИ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИЗЛУЧЕНИЕ ВИДИМОГО ДИАПАЗОНА В ВИДЕ АМОРФНОЙ ПЛЕНКИ ОКСИДА КРЕМНИЯ SiOS 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