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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
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[2]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。
參考文獻
- ↑ 航空航天的區別在哪?我們一起來了解一下,搜狐,2022-11-21
- ↑ 等離子體是什麼? ,搜狐,2021-10-22