掺硼金刚石膜的制备及其应用

作者:褚向前;朱武;左敦稳 刊名:真空 上传者:也爱国

【摘要】金刚石虽然具有极为优异的性能,如具有很大的能隙,高的电子迁移率、空穴迁移率和高热导率,以及负的电子亲和势,但要将它用于半导体材料时还不能直接使用,必须要先进行金刚石的P型和n型掺杂。因此,研究金刚石的P型和n型掺杂具有很重要的现实意义。在金刚石薄膜中掺杂时,一般是掺入硼原子以实现P型掺杂,掺入氮原子或磷原子以实现n型掺杂。然而,由于N和P在金刚石中的施主能级太深,现在n型掺杂金刚石薄膜制备尚不成功,这是金刚石实用化的障碍。本文介绍了金刚石膜掺硼目的、方法和制备,总结了掺硼金刚石膜在微电子、电化学、光电子、工具等领域应用状况以及存在问题。

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第 48 卷第 2 期 2011 年 3 月 真 空 VACUUM Vol. 48, No.2 Mar. 2011 收稿日期:2010-03-08 作者简介:褚向前(1975- ),男,安徽省六安市人,在读博士,讲师。 通讯作者:朱武,教授。 掺硼金刚石膜的制备及其应用 褚向前 1,朱 武 1,左敦稳 2 (1.合肥工业大学真空科学技术与装备工程研究所,安徽 合肥 230009;2.南京航空航天大学机电学院,江苏 南京 210016) 摘 要:金刚石虽然具有极为优异的性能,如具有很大的能隙,高的电子迁移率、空穴迁移率和高热导率,以及负的电子亲和势,但要将它用于半导体材料时还不能直接使用,必须要先进行金刚石的 P 型和 n 型掺杂。因此,研究金刚石的 P 型和 n 型掺杂具有很重要的现实意义。在金刚石薄膜中掺杂时,一般是掺入硼原子以实现 P 型掺杂,掺入氮原子或磷原子以实现 n 型掺杂。然而,由于 N 和 P 在金刚石中的施主能级太深,现在 n 型掺杂金刚石薄膜制备尚不成功,这是金刚石实用化的障碍。本文介绍了金刚石膜掺硼目的、方法和制备,总结了掺硼金刚石膜在微电子、电化学、光电子、工具等领域应用状况以及存在问题。 关键词:掺硼金刚石膜;制备;应用 中图分类号:TB43 文献标识码:B 文章编号:1002-0322(2010)02-0015-04 Preparation and applications of boron-doped diamond films CHU Xiang-qian1, ZHU Wu1, ZUO Dun-wen2 (1. Institute of Vacuum Sci-tech & Equipment, Hefei University of Technology,Hefei 230009,China; 2. College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,NanJing210016,China) Abstract:Althoughdiamondhasaveryexcellentperformance,suchaslargeenergygap,highelectronmobility,highhole mobility, high thermal conductivity, negative electron affinity and so on, it is unable to be applied directly to semiconductor materials unless the p-type and n-type doping have both been done for it. Therefore, the study on p-type doping and n-type doping is of practical importance to diamond films. Generally, the p-type doping is achieved by doping of boron atoms, while the n-type doping is achieved by doping of nitrogen or phosphorus atoms. However, because the donor level of nitrogen or

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