Способ изготовления магниторезестивного спинового светодиода (варианты)
спиновый светодиод магниторезистивный элемент спиновая инжекция
Настоящее изобретение относится к полупроводниковым приборам, касается способа изготовления магниторезистивного спинового светодиода, в котором с помощью магнитного поля можно независимо управлять интенсивностью излучения и степенью циркулярной поляризации. Способ включает формирование полупроводниковой части магниторезистивного спинового светодиода, представляющей собой светоизлучающую гетероструктуру, путем выращивания структур на полупроводниковой монокристаллической подложке из арсенида галлия с проводимостью либо n-типа, либо p-типа, методом МОС-гидридной эпитаксии при атмосферном давлении в потоке водорода, при температуре 500-650 °C. Для формирования полупроводникового буферного слоя и полупроводникового спейсерного слоя из арсенида галлия используют триметилгаллий и арсин при соотношении потока триметилгаллия к потоку арсина 1,1-1,8. Для формирования излучающего слоя, представляющего собой квантовую яму, выполненную из твёрдого раствора InxGa1-xAs, используют триметилгаллий, триметилиндий и арсин. Рост слоев осуществляют со скоростью 1-10 А/сек. В процессе роста осуществляют легирование слоёв из арсенида галлия, используя импульсное лазерное распыление мишеней непосредственно в реакторе. При этом для создания арсенида галлия n-типа проводимости использую мишени кремния, а для создания арсенида галлия p-типа проводимости используют мишени цинка. Используют лазер, распыляющего мишени, мощностью 105 Вт, с длительностью импульса 10 нс, с частотой лазерных импульсов 10 Гц, с длиной волны 1064 нм. Далее осуществляют нанесение на поверхность полученной светоизлучающей гетероструктуры ферромагнитных контактов Шоттки и немагнитной металлической прослойки методом электронно-лучевого испарения. Для этого в способе по 1 варианту на полупроводниковом спейсерном слое через маску сначала выращивают диэлектрический слой из Al2O3 при температуре 150-250◦C, затем формируют ферромагнитный контакт Шоттки из CoPt при температуре 200-400◦C, затем при температуре 50-100◦C наносят слой из немагнитного металла. Рост слоев производят при давлении остаточных газов 5*10-6 Торр. В результате формируют контакты диаметром 0,05-1 мм. Затем сформированные контакты закрывают фоторезистом и производят фотолитографию по фотошаблону. В способе по 2 варианту методом электронно-лучевого испарения сначала выращивают диэлектрический слой из Al2O3 при температуре 150-250◦C, затем формируют ферромагнитный контакт Шоттки из сплава CoPd при температуре 150-400◦C, затем при температуре 50-100◦C наносят слой из немагнитного металла. После формирования диэлектрического слоя из Al2O3, ферромагнитного слоя из CoPd и немагнитного слоя наносят фоторезист, производят фотолитографию по фотошаблону и стравливают указанные слои в области вокруг участков, которые закрыты фоторезистом. В результате формируют контакты диаметром 0,05-1 мм. Далее с использованием ускорителя производят ионную имплантацию области вокруг участков, закрытых фоторезистом, ионами He++ с энергией 10-40 кэВ и дозой 1013-1014 см-2. Затем без удаления фоторезиста методом электронно-лучевого испарения в вакууме наносят диэлектрический слой из Al2O3. Рост производят при давлении остаточных газов 5*10-6 Торр и температуре 150-250◦C. После проведения имплантации и нанесения диэлектрика фоторезист удаляют. Далее осуществляют формирование магниторезистивного элемента методом электронно-лучевого испарения в вакууме при давлении остаточных газов в камере 5*10-6 Торр. При этом сначала наносят буферный слой хрома при температуре 120-200◦C. Для нанесения ферромагнитных слоёв магниторезистивного элемента из тигля распыляют сплав Co90Fe10, для формирования немагнитного слоя, разделяющего два ферромагнитных слоя магниторезистивного элемента, из тигля распыляют медь. Нанесение ферромагнитных слоев и разделяющего их немагнитного слоя производят при температуре 50-100◦C. Далее осуществляют формирование защитного слоя из GaMn методом импульсного лазерного осаждения в вакууме, состав которого соответствует химической формуле MnxGa5 (x=2-3). При этом рост производят при давлении остаточных газов 10-5-10-6 Торр и температуре 200-400◦C. Сформированную структуру раскалывают на отдельные магниторезистивные спиновые светодиоды таким образом, чтобы на каждом из них был один сформированный контакт. Далее осуществляют формирование базового к подложке.  2 н. п. ф., 21 з. п. ф., 3 п., 7 ил.
Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является повышение информационной ёмкости полупроводниковых элементов, являющихся ячейками памяти в схемах хранения, передачи и обработки информации.
Михаил
Дорохин
Владимирович
заведующий отделом
Доктор физико-математических наук
Доцент
AAY-4115-2020
6504372550
РОССИЯ
Михаил
Иванченко
Васильевич
проректор по научной работе
РОССИЯ
29.19.31
Полупроводники
29.19.37
Теория магнитных свойств твердых тел
29.19.39
Ферромагнетики
01.03.UB
PHYSICS, APPLIED
01.03.UK
PHYSICS, CONDENSED MATTER
Михаил
Дорохин
Владимирович
Определяющий
РОССИЯ
Михаил
Ведь
Владиславович
Определяющий
РОССИЯ
Антон
Здоровейщев
Владимирович
Определяющий
РОССИЯ
Полина
Дёмина
Борисовна
Определяющий
РОССИЯ
Юрий
Кузнецов
Михайлович
Определяющий
РОССИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, ННГУ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО, УНИВЕРСИТЕТ ЛОБАЧЕВСКОГО, ННГУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО"
1025203733510
ЕЛЕНА
ЗАГАЙНОВА
ВАДИМОВНА
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные автономные учреждения