【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所先進激光與光電功能材料部激光晶體研究中心與南京大學電子科學與工程學院和浙江無限鉆科技發(fā)展有限公司合作，在硼摻雜金剛石的光電性能提升研究方面取得新進展，相關(guān)研究成果以“Optical and electrical properties of CVD boron-doped diamond following HPHT annealing”為題發(fā)表于Diamond and Related Materials。
 

　　硼摻雜金剛石(BDD)因其優(yōu)異的性能，被視為極具潛力的半導體材料。然而，實現(xiàn)高效的p型導電性仍然具有挑戰(zhàn)性，在低硼摻雜濃度下相對較深的受主能級會產(chǎn)生較低的激活效率，限制室溫載流子濃度，而重摻雜會導致雜質(zhì)散射和缺陷形成，從而降低遷移率。
 

　　研究團隊通過微波等離子體化學氣相沉積(MPCVD)生長了不同硼摻雜濃度的金剛石，在5 GPa壓力、1100 – 2000 °C溫度范圍內(nèi)進行高溫高壓退火，系統(tǒng)地研究了其光學和電學性能的變化。實驗結(jié)果顯示，在適當?shù)臈l件下，高溫高壓退火會使BDD載流子濃度增加一個數(shù)量級以上，電導率增加四倍以上，其效果強烈依賴于退火溫度和摻雜濃度。綜合光譜分析揭示了導致載流子退火溫度依賴行為的幾個因素，包括晶格應變弛豫、硼束縛激子的修飾和氮空位中心轉(zhuǎn)變。此外，最佳退火溫度隨摻雜濃度顯著變化。這些發(fā)現(xiàn)表明，高溫高壓處理是克服BDD中摻雜限制的一種可行方法，可以推進其在電子設備中的應用。
 

　　相關(guān)工作得到國家自然科學基金的支持。
 

　　圖1 不同硼摻雜濃度的BDD樣品室溫電荷載流子濃度、遷移率和霍爾電阻率與退火溫度的關(guān)系。
 

　　圖2 不同退火溫度的BDD樣品 (a) 213 nm激發(fā)的低溫(10 K)光致發(fā)光光譜；(b) 532 nm激發(fā)的室溫(300 K)光致發(fā)光光譜。