Способ получения монокристаллического галлийсодержащего нитрида и монокристаллический галлийсодержащий нитрид, получаемый указанным способом - RU2017135586A

1. Способ получения монокристаллического галлийсодержащего нитрида из исходного материала, содержащего галлий, в среде сверхкритического аммиачного растворителя с добавлением минерализатора, содержащего элемент группы I (IUPAC, 1989 г.), в котором в автоклаве создают две температурные зоны, т.е. зону растворения с пониженной температурой, содержащую исходный материал, и расположенную ниже нее зону кристаллизации с повышенной температурой, содержащую по меньшей мере одну затравку, включающий растворение исходного материала в зоне растворения с последующей кристаллизацией галлийсодержащего нитрида на по меньшей мере одной затравке в зоне кристаллизации, при этом в технологическую среду вводят по меньшей мере два дополнительных компонента, включающих:

a) поглотитель кислорода в молярном соотношении к аммиаку, составляющем от 0,0001 до 0,2;

b) акцепторную примесь в молярном соотношении к аммиаку, составляющем не более чем 0,1;

характеризующийся тем, что поглотитель кислорода выбран из кальция, гадолиния, иттрия, или их любой комбинации, и акцепторная примесь выбрана из марганца, железа, ванадия или углерода, или их любой комбинации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акцепторная примесь представляет собой марганец и используется в молярном соотношении к аммиаку, составляющем от 0,000001 до 0,001, предпочтительнее от 0,000005 до 0,0005 и наиболее предпочтительно от 0,00001 до 0,0001.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акцепторная примесь представляют собой железо и используется в молярном соотношении к аммиаку, составляющем от 0,000001 до 0,01, предпочтительнее от 0,00005 до 0,005 и наиболее предпочтительно от 0,0001 до 0,001.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акцепторная примесь представляет собой ванадий и используется в молярном соотношении к аммиаку, составляющем от 0,000001 до 0,1, предпочтительнее от 0,0005 до 0,05 и наиболее предпочтительно от 0,001 до 0,01.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что акцепторная примесь представляет собой углерод и используется в молярном соотношении к аммиаку, составляющем от 0,000001 до 0,1, предпочтительнее от 0,00005 до 0,05 и наиболее предпочтительно от 0,0001 до 0,01.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что поглотитель кислорода и акцепторную примесь вводят в элементной форме, т.е. в форме металла или как соединение, предпочтительно выбранное из группы, включающей азиды, амиды, имиды, амид-имиды и гидриды, причем указанные поглотитель кислорода и акцепторную примесь вводят раздельно или совместно, и при этом в случае совместного введения используют смеси элементов и соединения, интерметаллические соединения или сплавы.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что поглотитель кислорода и/или акцепторную примесь вводят в технологическую среду вместе с минерализатором.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что минерализатор содержит натрий или калий в молярном соотношении к аммиаку, составляющем от 0,005 до 0,5.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что получают стехиометрический нитрид галлия GaN.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что указанный способ осуществляют в автоклаве, имеющем емкость более 600 см³, предпочтительнее более 9000 см³.

11. Монокристаллический галлийсодержащий нитрид, получаемый способом определенным по любому из пп. 1-10, включающий по меньшей мере один элемент группы I (IUPAC 1989 г.) в количестве по меньшей мере 0,1 части на миллион (ppm), и имеющий концентрацию кислорода не превышающую 1⋅10¹⁹ см^-3, предпочтительно не превышающую 5⋅10¹⁸ см^-3, и наиболее предпочтительно не превышающую 1⋅10¹⁸ см^-3, характеризующийся тем, что указанный нитрид представляет собой имеющий высокое сопротивление (полуизолирующий) материал, у которого удельное сопротивление составляет более чем 1⋅10⁶ Ом⋅см, предпочтительно более чем 1⋅10⁸ Ом⋅см и наиболее предпочтительно более чем 1⋅10¹⁰ Ом⋅см, и который содержит акцепторы, выбранные из марганца, железа, ванадия или углерода, в суммарной концентрации не превышающей 1⋅10²¹ см^-3, предпочтительнее не превышающей 1⋅10²⁰ см^-3 и наиболее предпочтительно не превышающей 1⋅10¹⁹ см^-3, в котором соотношение концентрации кислорода и суммарной концентрации акцепторов составляет не ниже чем 1,2.

12. Нитрид по п. 11, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой стехиометрический нитрид галлия GaN.

13. Монокристаллический галлийсодержащий нитрид, получаемый способом определенным по любому из пп. 1-10, включающий по меньшей мере один элемент группы I (IUPAC 1989 г.) в количестве по меньшей мере 0,1 части на миллион (ppm), и имеющий концентрацию кислорода не превышающую 1⋅10¹⁹ см^-3, предпочтительно не превышающую 5⋅10¹⁸ см^-3 и наиболее предпочтительно не превышающую 1⋅10¹⁸ см^-3, характеризующийся тем, что указанный нитрид представляет собой имеющий высокое сопротивление (полуизолирующий) материал, у которого удельное сопротивление составляет более чем 1⋅10⁶ Ом⋅см, предпочтительно более чем 1⋅10⁸ Ом⋅см и наиболее предпочтительно более чем 1⋅10¹⁰ Ом⋅см, и который содержит акцепторы, выбранные из марганца, железа, ванадия или углерода, в суммарной концентрации не превышающей 1⋅10²¹ см^-3 предпочтительнее не превышающей 1⋅10²⁰ см^-3 и наиболее предпочтительно не превышающей 1⋅10¹⁹ см^-3, в котором соотношение концентрации кислорода и суммарной концентрации акцепторов составляет не выше чем 0,35.

14. Нитрид по п. 13, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой стехиометрический нитрид галлия GaN.