способ получения прозрачных и высокопроводящих слоев zno : ga

Формула изобретения

Способ выращивания прозрачных и высокопроводящих слоев ZnO, легированных металлом при концентрации 0,5 5,0 ат. в процессе выращивания путем химического транспортного осаждения в атмосфере газа, отличающийся тем, что в качестве легирующего металла используют галий, а в качестве газа водород.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области оптоэлектроники. Предлагаемые слои могут быть использованы в качестве прозрачных и высокопроводящих покрытий для преобразователей солнечной энергии, в системах отображения информации, а также в любых термоаккумулирующих и термоизолирующих устройствах с избирательным пропусканием и отражением излучения.

Оксид цинка легировали металлами III и IV групп с целью создания прозрачных и высокопроводящих покрытий методом магнетронного распыления [1] В то же время такие ограничения этого способа получения, как недостаточное структурное совершенство, неравномерное легирование по площади и объему, неустойчивость электрических параметров к последующей технологической термообработке в различных газовых средах сдерживают их широкое применение.

Совершенные эпитаксиальные пленки оксида цинка были также получены методом химических транспортных реакций (ХТР) [2, 3] Несмотря на то что метод ХТР более технологичен, особенно в массовом производстве, не имеется сообщений о легировании оксида цинка галлием непосредственно в процессе роста. Попытки легирования алюминием завершились неудачно.

Техническим результатом изобретения является получение методом ХТР в атмосфере водорода высокопроводящих и прозрачных в области 0.4-1 мкм (T>85%) и отражающих в тепловой и ИК-области спектра 5-50 мкм (R>80%) слоев оксида цинка, легированных примесью Ga в процессе выращивания.

Описание газотранспортной установки, способа оптимизации температурных и газодинамических режимов приведены в [2] Исходный материал, размещаемый в зоне испарения, готовился следующим образом. Рассчитанные количества ZnO и Ga₂O₃ чистоты ОСЧ тщательно перетирались, прессовались под небольшим давлением в виде цилиндра диаметром 20 и длиной 30 мм и отжигались для упрочнения при температуре 650^oC в течение 1 ч. Содержание легирующей добавки менялось в пределах 0.5-5 ат.

Полученные слои отличались совершенством структуры, высокой проводимостью ( = 210^-4Омсм), прозрачностью в видимой части спектра и отражательной способностью в ИК- области (фиг. 1). Стабильность электрических параметров слоев в атмосфере различных газов (аргон, водород и водородная плазма, воздух) в зависимости от температурных воздействий исследовалась в интервале 20-650^oC. Результаты, полученные в наиболее жестких условиях, приведены на фиг. 2. Там же для сравнения представлены данные, полученные для магнетронных пленок ZnO:AL (2 ат.).

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что слои ZnO:Ga, полученные методом ХТР, могут быть успешно использованы в устройствах оптоэлектроники и экологически чистых системах энергосбережения.