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納米金剛石薄膜的n型摻雜新方法與色心調控，材料基礎科學、材料前沿熱點、信息電子材料、複合材料、無機非金屬材料。

關鍵詞: 納米金剛石薄膜、n型電導、SiV色心

應用領域

半導體行業、量子通信電子工業、國防軍工、航空航天等

成果簡介

(1)發展了納米金剛石的n型摻雜新方法。金剛石禁帶寬，其n型摻雜十分困難。國內外研究者基於現有的單晶硅摻雜理論體系，在單晶、微晶金剛石上開展了長期的摻雜研究，都沒有獲得良好的n型電導，導致難以製備性能良好的pn結，金剛石半導體器件的發展停滯不前。本成果針對這一難題，開展了20餘年的深入研究，發展了有別於現有硅單晶摻雜理論體系的高遷移率n型納米金剛石薄膜的摻雜新方法，研製了新穎結構的晶粒密堆積n型膜，組裝了納米金剛石薄膜基pn結原型器件，為金剛石基半導體器件研製提供新範式，可望形成新的學科前沿熱點。

(2)創建了納米金剛石中構建色心的多種新方法。針對金剛石中色心數量調控困難的問題，提出氧等離子體精確調控納米金剛石的晶粒尺寸製備單個色心的研究思路，成功製備室溫下發光的含有少於 3 個 SiV 色心的納米金剛石；揭示了納米金剛石表面 C=O 鍵提高發光強度的內在機理，被認為是提高 SiV 發光強度的普適性方法。該研究將有力促進量子通信的發展。

經濟效益與社會效益

金剛石被譽為「終極半導體材料」，其在電子工業中的應用將帶來小型、節能、高效的各類電子器件，引發信息技術的新一輪革命。金剛石n型摻雜難題的突破將使我國在高頻、高功率密度半導體器件領域占據技術高地，滿足國家在電子信息材料領域的重大需求，引領國際科技前沿。