公开(公告)号：US08501635B1

公开(公告)日：2013-08-06

申请号：US13631906

申请日：2012-09-29

申请人： Andrew Clark ,  Robin Smith ,  Rytis Dargis ,  Erdem Arkun ,  Michael Lebby

发明人： Andrew Clark ,  Robin Smith ,  Rytis Dargis ,  Erdem Arkun ,  Michael Lebby

IPC分类号： H01L21/31

CPC分类号： H01L21/02381 ,  H01L21/02439 ,  H01L21/0245 ,  H01L21/02483 ,  H01L21/02502 ,  H01L21/0254 ,  H01L21/02631

摘要： A method of growing single crystal III-N material on a semiconductor substrate includes providing a substrate including one of crystalline silicon or germanium and a layer of rare earth oxide. A layer of single crystal III-N material is epitaxially grown on the substrate using a process that elevates the temperature of the layer of rare earth oxide into a range of approximately 750° C. to approximately 1250° C. in the presence of an N or a III containing species, whereby a portion of the layer of rare earth oxide is transformed to a new alloy.

摘要翻译： 在半导体衬底上生长单晶III-N材料的方法包括提供包括结晶硅或锗中的一种和稀土氧化物层的衬底。 使用在N存在下将稀土氧化物层的温度升高到大约750℃至大约1250℃的范围的方法在衬底上外延生长单层III-N材料层 或含III族的物质，由此将一部分稀土氧化物转变成新的合金。

公开(公告)号：US20120241890A1

公开(公告)日：2012-09-27

申请号：US13053285

申请日：2011-03-22

申请人： Andrew Clark ,  Erdem Arkun ,  Rytis Dargis ,  David L. Williams

发明人： Andrew Clark ,  Erdem Arkun ,  Rytis Dargis ,  David L. Williams

IPC分类号： H01L31/0232 ,  H01L31/18

CPC分类号： H01L31/02322 ,  G01J1/58 ,  G01J5/20 ,  H01L31/02327 ,  H01L31/103 ,  Y02E10/52

摘要： A pumped sensor system includes a substrate with a first layer formed thereon and doped for a first type conduction and a second layer doped for a second type conduction, whereby the first and second layers form a silicon light detector at an up-conversion wavelength. A ternary rare earth oxide is formed on the second layer and crystal lattice matched to the second layer. The oxide is a crystalline bulk oxide with a controlled percentage of an up-conversion component and a majority component. The majority component is insensitive to any of pump, sense, or up-conversion wavelengths and the up-conversion component is selected to produce energy at the up-conversion wavelength in response to receiving energy at the pump and sense wavelengths. The layer of oxide defines a light input area sensitive to a pump wavelength and a light input area sensitive to a sense wavelength.

摘要翻译： 泵送传感器系统包括其上形成有第一层并且被掺杂用于第一类型传导的第一层和掺杂用于第二类型传导的第二层的衬底，由此第一和第二层以上转换波长形成硅光检测器。 在第二层上形成三元稀土氧化物，并且与第二层匹配的晶格。 氧化物是具有受控百分比的上转换组分和多数组分的结晶体氧化物。 大多数组件对泵，感测或上转换波长中的任何一个不敏感，并且上转换组件被选择为响应于在泵处的接收能量和感测波长而在上转换波长处产生能量。 氧化物层限定对泵浦波长敏感的光输入区域和对感测波长敏感的光输入区域。

公开(公告)号：US20120104443A1

公开(公告)日：2012-05-03

申请号：US13221474

申请日：2011-08-30

申请人： Andrew Clark ,  Michael Lebby ,  Erdem Arkun ,  Rytis Dargis

发明人： Andrew Clark ,  Michael Lebby ,  Erdem Arkun ,  Rytis Dargis

IPC分类号： H01L33/60 ,  H01L21/762 ,  H01L27/12

CPC分类号： H01L21/76248 ,  H01L21/02381 ,  H01L21/02483 ,  H01L21/02488 ,  H01L21/02507 ,  H01L21/02532 ,  H01L29/7842 ,  H01L29/78603 ,  H01L33/007 ,  H01L33/12 ,  H01L33/46

摘要： A silicon-on-insulator (SOI) substrate structure and method of fabrication including a single crystal silicon substrate, a layer of single crystal rare earth oxide formed on the substrate, a layer of engineered single crystal silicon formed on the layer of single crystal rare earth oxide, and a single crystal insulator layer of IIIOxNy formed on the engineered single crystal silicon layer. In some embodiments the III material in the insulator layer includes more than on III material. In a preferred embodiment the single crystal rare earth oxide includes Gd2O3 and the single crystal insulator layer of IIIOxNy includes one of AlOxNy and AlGaOxNy.

摘要翻译： 一种绝缘体上硅（SOI）衬底结构及其制造方法，包括单晶硅衬底，在衬底上形成的单晶稀土氧化物层，在单晶稀土层上形成的工程化单晶硅层 在工程化的单晶硅层上形成IIIOxNy的单晶绝缘体层。 在一些实施例中，绝缘体层中的III材料包括多于III族材料。 在优选的实施方案中，单晶稀土氧化物包括Gd 2 O 3，并且IIIO x N y的单晶绝缘体层包括AlO x N y和AlGaO x N y之一。

公开(公告)号：US08636844B1

公开(公告)日：2014-01-28

申请号：US13543093

申请日：2012-07-06

申请人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby

发明人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby

IPC分类号： C30B25/00

CPC分类号： H01L21/02381 ,  H01L21/02433 ,  H01L21/02488 ,  H01L21/02502 ,  H01L21/02521

摘要： A method of forming a template on a silicon substrate includes epitaxially growing a template of single crystal ternary rare earth oxide on a silicon substrate and epitaxially growing a single crystal semiconductor active layer on the template. The active layer has either a cubic or a hexagonal crystal structure. During the epitaxial growth of the template, a partial pressure of oxygen is selected and a ratio of metals included in the ternary rare earth oxide is selected to match crystal spacing and structure of the template at a lower interface to the substrate and to match crystal spacing and structure of the template at an upper interface to crystal spacing and structure of the semiconductor active layer. A high oxygen partial pressure during growth of the template produces a stabilized cubic crystal structure and a low oxygen partial pressure produces a predominant peak with a hexagonal crystal structure.

摘要翻译： 在硅衬底上形成模板的方法包括在硅衬底上外延生长单晶三元稀土氧化物的模板，并在模板上外延生长单晶半导体活性层。 有源层具有立方晶体或六方晶体结构。 在模板的外延生长期间，选择氧的分压，并且选择包含在三元稀土氧化物中的金属的比例以在与衬底的较低界面处的模板的晶体间距和结构相匹配并且匹配晶体间距 以及在半导体活性层的晶体间距和结构的上界面处的模板的结构。 模板生长期间的高氧分压产生稳定的立方晶体结构，低氧分压产生具有六方晶系结构的主峰。

公开(公告)号：US09139934B2

公开(公告)日：2015-09-22

申请号：US14161925

申请日：2014-01-23

申请人： Rytis Dargis ,  Robin Smith ,  Andrew Clark

发明人： Rytis Dargis ,  Robin Smith ,  Andrew Clark

IPC分类号： H01L31/0256 ,  H01L21/00 ,  H01L21/84 ,  H01L21/20 ,  H01L21/36 ,  C30B29/22 ,  C30B25/18 ,  C30B29/40 ,  C30B29/38 ,  H01L29/20 ,  H01L21/02

CPC分类号： C30B29/22 ,  C30B25/183 ,  C30B29/16 ,  C30B29/38 ,  C30B29/403 ,  C30B29/406 ,  H01L21/02293 ,  H01L21/02381 ,  H01L21/02433 ,  H01L21/02439 ,  H01L21/02483 ,  H01L21/02502 ,  H01L21/02505 ,  H01L21/02521 ,  H01L21/0254 ,  H01L29/24 ,  H01L33/26

摘要： Rare earth semiconductor and ferromagnetic material epitaxially grown on a silicon substrate includes a buffer of single crystal epitaxial rare earth/aluminum nitride positioned on a single crystal silicon substrate and a single crystal epitaxial rare earth oxide positioned on the single crystal epitaxial aluminum nitride. A layer of single crystal epitaxial semiconductor and ferromagnetic rare earth nitride is positioned on the buffer. A layer of III-V semiconductive material may be optionally positioned on the rare earth nitride layer.

摘要翻译： 外延生长在硅衬底上的稀土半导体和铁磁材料包括位于单晶硅衬底上的单晶外延稀土/氮化铝的缓冲器和位于单晶外延氮化铝上的单晶外延稀土氧化物。 一层单晶外延半导体和铁磁稀土氮化物位于缓冲器上。 III-V族半导体材料层可以任选地位于稀土氮化物层上。

公开(公告)号：US20120183767A1

公开(公告)日：2012-07-19

申请号：US13328270

申请日：2011-12-16

申请人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby

发明人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby

IPC分类号： B32B9/04 ,  C30B23/02 ,  C30B25/02 ,  B32B5/00

CPC分类号： H01L31/1852 ,  H01L31/1848 ,  Y02E10/544 ,  Y10T428/265

摘要： A III-N on silicon structure including a substrate of single crystal silicon with a cubic crystal structure and a layer of single crystal III-N material. First and second single crystal transition layers are positioned in overlying relationship with the layers graduated from a cubic crystal structure at one surface to a hexagonal crystal structure at an opposed surface. The first and second transition layers are positioned between the substrate and the layer of III-N material with the one surface lattice matched to the substrate and the opposed surface lattice matched to the layer of III-N material.

摘要翻译： 包括具有立方晶体结构的单晶硅衬底和单晶III-N材料层的硅结构上的III-N。 第一和第二单晶过渡层与从一个表面的立方晶体结构分级到在相对表面处的六方晶系结构的层的重叠关系定位。 第一和第二过渡层位于衬底和III-N材料层之间，其中一个表面晶格与衬底相匹配，并且相对表面晶格与III-N材料层匹配。

公开(公告)号：US20190122885A1

公开(公告)日：2019-04-25

申请号：US16093521

申请日：2017-04-10

申请人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby ,  Rodney Pelzel ,  IQE plc

发明人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby ,  Rodney Pelzel

IPC分类号： H01L21/02 ,  H01L29/04

摘要： Layer structures are described for the formation of Group III-V semiconductor material over Si and Si . Various buffer layers and interfaces reduce the lattice strain between the Group III-V semiconductor material and the Si or Si layers, allowing for the epitaxial formation of high quality Group III-V semiconductor material.

公开(公告)号：US20150203990A1

公开(公告)日：2015-07-23

申请号：US14161925

申请日：2014-01-23

申请人： Rytis Dargis ,  Robin Smith ,  Andrew Clark

发明人： Rytis Dargis ,  Robin Smith ,  Andrew Clark

IPC分类号： C30B29/22 ,  H01L29/20 ,  C30B29/38 ,  C30B25/18 ,  C30B29/40

CPC分类号： C30B29/22 ,  C30B25/183 ,  C30B29/16 ,  C30B29/38 ,  C30B29/403 ,  C30B29/406 ,  H01L21/02293 ,  H01L21/02381 ,  H01L21/02433 ,  H01L21/02439 ,  H01L21/02483 ,  H01L21/02502 ,  H01L21/02505 ,  H01L21/02521 ,  H01L21/0254 ,  H01L29/24 ,  H01L33/26

摘要： Rare earth semiconductor and ferromagnetic material epitaxially grown on a silicon substrate includes a buffer of single crystal epitaxial rare earth/aluminum nitride positioned on a single crystal silicon substrate and a single crystal epitaxial rare earth oxide positioned on the single crystal epitaxial aluminum nitride. A layer of single crystal epitaxial semiconductor and ferromagnetic rare earth nitride is positioned on the buffer. A layer of III-V semiconductive material may be optionally positioned on the rare earth nitride layer.

摘要翻译： 外延生长在硅衬底上的稀土半导体和铁磁材料包括位于单晶硅衬底上的单晶外延稀土/氮化铝的缓冲器和位于单晶外延氮化铝上的单晶外延稀土氧化物。 一层单晶外延半导体和铁磁稀土氮化物位于缓冲器上。 III-V族半导体材料层可以任选地位于稀土氮化物层上。

公开(公告)号：US20140008644A1

公开(公告)日：2014-01-09

申请号：US13543093

申请日：2012-07-06

申请人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby

发明人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Michael Lebby

IPC分类号： H01L29/38 ,  H01L21/20

CPC分类号： H01L21/02381 ,  H01L21/02433 ,  H01L21/02488 ,  H01L21/02502 ,  H01L21/02521

摘要： A method of forming a template on a silicon substrate includes epitaxially growing a template of single crystal ternary rare earth oxide on a silicon substrate and epitaxially growing a single crystal semiconductor active layer on the template. The active layer has either a cubic or a hexagonal crystal structure. During the epitaxial growth of the template, a partial pressure of oxygen is selected and a ratio of metals included in the ternary rare earth oxide is selected to match crystal spacing and structure of the template at a lower interface to the substrate and to match crystal spacing and structure of the template at an upper interface to crystal spacing and structure of the semiconductor active layer. A high oxygen partial pressure during growth of the template produces a stabilized cubic crystal structure and a low oxygen partial pressure produces a predominant peak with a hexagonal crystal structure.

摘要翻译： 在硅衬底上形成模板的方法包括在硅衬底上外延生长单晶三元稀土氧化物的模板，并在模板上外延生长单晶半导体活性层。 有源层具有立方晶体或六方晶体结构。 在模板的外延生长期间，选择氧的分压，并且选择包含在三元稀土氧化物中的金属的比例以在与衬底的较低界面处的模板的晶体间距和结构相匹配并且匹配晶体间距 以及在半导体活性层的晶体间距和结构的上界面处的模板的结构。 模板生长期间的高氧分压产生稳定的立方晶体结构，低氧分压产生具有六方晶系结构的主峰。

公开(公告)号：US08394194B1

公开(公告)日：2013-03-12

申请号：US13495215

申请日：2012-06-13

申请人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Robin Smith ,  Michael Lebby

发明人： Rytis Dargis ,  Andrew Clark ,  Robin Smith ,  Michael Lebby

IPC分类号： C30B1/02 ,  H01L23/58

CPC分类号： H01L29/2003 ,  C30B1/02 ,  C30B25/183 ,  C30B29/22 ,  C30B29/403 ,  H01L21/02381 ,  H01L21/02433 ,  H01L21/02488 ,  H01L21/02505 ,  H01L21/02516 ,  H01L21/0254

摘要： A method of forming a layer of amorphous silicon oxide positioned between a layer of rare earth oxide and a silicon substrate. The method includes providing a crystalline silicon substrate and depositing a layer of rare earth metal on the silicon substrate in an oxygen deficient ambient at a temperature above approximately 500° C. The rare earth metal forms a layer of rare earth silicide on the substrate. A first layer of rare earth oxide is deposited on the layer of rare earth silicide with a structure and lattice constant substantially similar to the substrate. The structure is annealed in an oxygen ambience to transform the layer of rare earth silicide to a layer of amorphous silicon and an intermediate layer of rare earth oxide between the substrate and the first layer of rare earth oxide.

摘要翻译： 一种形成位于稀土氧化物层和硅衬底之间的非晶氧化硅层的方法。 该方法包括在高于约500℃的温度下在缺氧环境中在硅衬底上提供晶体硅衬底和沉积稀土金属层。稀土金属在衬底上形成一层稀土硅化物。 第一层稀土氧化物沉积在稀土硅化物层上，其结构和晶格常数基本上类似于衬底。 该结构在氧气环境中进行退火以将稀土硅化物层转变成非晶硅层和稀土氧化物中间层，在基底和第一稀土氧化物层之间。