Способ получения монокристаллического галлийсодержащего нитрида и монокристаллический галлийсодержащий нитрид, полученный указанным способом - RU2015152554A

1. Способ получения монокристаллического галлийсодержащего нитрида из галлийсодержащего сырья в среде сверхкритического аммиаксодержащего растворителя с добавлением минерализатора, содержащего элемент I группы (IUPAC, 1989), при этом в автоклаве образуются две температурные зоны, а именно зона растворения с более низкой температурой, содержащая сырье, и ниже зоны растворения - зона кристаллизации с более высокой температурой, содержащая по меньшей мере одну затравку, при этом проводят процесс растворения сырья и процесс кристаллизации галлийсодержащего нитрида на указанной по меньшей мере одной затравке, характеризующийся тем, что в среду, в которой проводят процесс, вводят по меньшей мере два дополнительных компонента, а именно:

a) поглотитель кислорода в мольном отношении к аммиаку, составляющем от 0,0001 до 0,2;

b) акцепторную допирующую добавку в мольном отношении к аммиаку, составляющем не более 0,001.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поглотитель кислорода вводят в мольном отношении к аммиаку, составляющем от 0,0005 до 0,05.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поглотитель кислорода содержит кальций или редкоземельный элемент, предпочтительно гадолиний или иттрий, или их комбинацию.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная акцепторная допирующая добавка содержит магний, цинк, кадмий или бериллий, или их комбинацию.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поглотитель кислорода и акцепторную допирующую добавку вводят в элементарной форме, то есть в форме металла, или в форме соединения, предпочтительно выбранного из группы, включающей азиды, амиды, имиды, амидоимиды и гидриды, при этом указанные компоненты вводят по отдельности или в комбинации, и в случае их введения в комбинации применяют смеси элементов или соединений, интерметаллических соединений или сплавов.

6. Способ по любому п.п. 1-5, отличающийся тем, что поглотитель кислорода и/или акцепторную допирующую добавку вводят в среду, в которой проводят процесс, вместе с минерализатором.

7. Способ по любому из п.п. 1-5, отличающийся тем, что минерализатор содержит натрий или калий в мольном отношении к аммиаку от 0,005 до 0,5.

8. Способ по любому из п.п. 1-5, отличающийся тем, что получают стехиометрический нитрид галлия, GaN.

9. Способ по любому из п.п. 1-5, отличающийся тем, что указанный способ осуществляют в автоклаве с внутренним объемом более 600 см, более предпочтительно более 9000 см³.

10. Монокристаллический галлийсодержащий нитрид, полученный способом по любому из предшествующих пунктов, содержащий по меньшей мере один элемент I группы (IUPAC, 1989) в количестве по меньшей мере 0,1 ppm, характеризующийся тем, что указанный нитрид содержит кислород в концентрации не более 1×10¹⁹ см^-3, предпочтительно не более 3×10¹⁸ см^-3 и наиболее предпочтительно не более 1×10¹⁸ см^-3.

11. Нитрид по п. 10, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой проводящий материал n-типа.

12. Нитрид по п. 11, отличающийся тем, что указанный нитрид содержит акцепторы, выбранные из магния, цинка, кадмия или бериллия, в общей концентрации не более 1×10¹⁸ см^-3, более предпочтительно не более 3×10¹⁷ см^-3, наиболее предпочтительно не более 1×10¹⁷ см^-3, при этом отношение концентрации кислорода к общей концентрации акцепторов составляет не менее 1,2.

13. Нитрид по п. 11 или 12, отличающийся тем, что в указанном нитриде концентрация носителей (свободных электронов) составляет не более 7×10¹⁸ см^-3, более предпочтительно не более 2×10¹⁸ см^-3 и наиболее предпочтительно не более 7×10¹⁷см^-3.

14. Нитрид по п. 10, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой проводящий материал р-типа.

15. Нитрид по п. 14, отличающийся тем, что указанный нитрид содержит акцепторы, выбранные из магния, цинка, кадмия или бериллия, в общей концентрации не более 2×10¹⁹ см^-3, более предпочтительно не более 6×10¹⁸ см^-3, наиболее предпочтительно не более 2×10¹⁸ см^-3, при этом отношение концентрации кислорода к общей концентрации акцепторов составляет не более 0,5.

16. Нитрид по п. 14 или 15, отличающийся тем, что в указанном нитриде концентрация носителей (свободных дырок) составляет менее 5×10¹⁷ см^-3.

17. Нитрид по п. 10, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой материал с высоким сопротивлением (полуизоляционный материал).

18. Нитрид по п. 17, отличающийся тем, что указанный нитрид содержит акцепторы, выбранные из магния, цинка, кадмия или бериллия, в общей концентрации не более 1×10¹⁹ см^-3, более предпочтительно не более 3×10¹⁸ см^-3, наиболее предпочтительно не более 1×10¹⁸ см^-3, при этом отношение концентрации кислорода к общей концентрации акцепторов составляет от 0,5 до 1,2.

19. Нитрид по п. 17 или 18, отличающийся тем, что указанный нитрид имеет удельное сопротивление более 1×10⁵ Ом×см, более предпочтительно более 1×10⁶ Ом×см и наиболее предпочтительно более 1×10⁹ Ом×см.

20. Нитрид по любому из п.п. 10-12, 14, 15, 17 и 18, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой стехиометрический нитрид галлия GaN.

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

22. Нитрид по п. 16, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой стехиометрический нитрид галлия GaN.

23. Нитрид по п. 19, отличающийся тем, что указанный нитрид представляет собой стехиометрический нитрид галлия GaN.