氘化硼掺杂金刚石n型电导的研究

室温下缺少浅施主中心,已经成为金刚石材料制造电子器件的主要障碍之一。最近报道显示硼掺杂p型同质外延金刚石暴露在氘离子束中能形成浅施主态的n型电导,这是在外延金刚石材料中首次测出的浅施主能级。本文分析研究了目前p型金刚石出现导电类型转换这一新现象的最新研究进展。     

掺硼金刚石膜的制备及其应用

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。     

P型和N型金刚石薄膜研究进展

金刚石薄膜有着高的热导率,高的介质击穿场强,高的载流子迁移率以及宽的禁带等优点,是非常理想的功能材料。掺杂使金刚石薄膜具有独特的电学和热学性能,使其在半导体领域具有广阔的应用前景,近年来成为国内外研究的热点之一。综述了金刚石薄膜P型掺杂和N型掺杂的研究现状,对金刚石薄膜N型掺杂研究中存在的问题进行了分析和探索,并对N型金刚石的前景进行了展望。     

硼磷共掺杂n型金刚石薄膜的Hall效应、红外光谱和EPR研究

用离子注入方法,在CVD金刚石薄膜中共注入硼离子和磷离子,得到了电阻率较低的n型金刚石薄膜。Hall效应测试表明,800℃退火后,在注入的磷离子剂量相同的情况下,共注入硼的金刚石薄膜的载流子浓度与单一掺磷的相近,但Hall迁移率高,电阻率低。FTIR结果表明B-H结的形成钝化了硼的受主特性,使磷的施主特性没有被补偿,共掺杂薄膜中载流子浓度没有大幅度减少。EPR和Raman测试结果证实了较高温度退火后的共掺杂薄膜的晶格结构比单掺杂薄膜的更完整,从而有利于提高载流子迁移率,降低电阻率。     

Y（NO3）3掺杂BaTiO3半导体材料特性研究

本文研究了以Ｙ（ＮＯ３）３作为施主掺杂元素制备的ＰＴＣＲ材料的显微结构和宏观性能。指出施主以水溶性化合物形式引入制备的ＰＴＣＲ材料，其性能明显优于常规的施主以氧化物形式引入而得到的材料的性能。     

原位氮掺杂对CVD金刚石薄膜生长和结构的影响

以氮气为杂质源，采用微波等离子体化学气相沉积技术进行了金刚石薄膜的原位掺杂，研究了氮掺杂对CVD金刚石薄膜的形貌结构和生长行为的影响。运用SEM，Raman，XRD和FTIR等手段对样品进行了分析表征。实验结构表明，原位氮掺发的CVD金刚石薄膜的晶面显露、晶粒尺寸、致密性、生长速率以及薄膜的微结构特征等均强烈的地依赖于反应气体中氮源浓度比；如果氮源气体流量适当，杂质氮不仅能进入金刚石薄膜晶格中，还能与薄膜中碳原子形成化学键结合。     

Nb掺杂对（Sr,Pb）TiO3基陶瓷半导体晶粒及晶界导电特性的影响

研究了施主掺杂的（Ｓｒ，Ｐｂ）ＳｉＯ３陶瓷，探讨不同的施主Ｎｂ掺杂浓度对材料电阻率和显微结构的影响，通过复阻抗解析，分别得到施主浓度的变化对材料晶粒和晶界电阻率的影响规律。结果表明随施主浓度的增加，晶粒和晶界电阻率变化呈现相似的Ｕ型曲线，但晶界的电阻率值及变化幅度远大于晶粒，证明了晶界对材料的电阻特性起主导作用。     

Bi2O3和Fe2O3掺杂对BaTiO3陶瓷显微镜结构的影响

本文利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量色散谱(EDAX)等结构分析技术,研究了施主(Bi3+)和受主(Fe3)掺杂对BaTiO3陶瓷晶粒生长及晶界等微观结构的影响.研究结果表明:施主掺杂抑制晶粒生长,受主掺杂则促进晶粒生长;受主(Fe3+)掺杂导致部分晶粒中出现壳-芯结构和包晶结构特证,EDAX微区分析证实,壳-芯结构和包晶结构的形成都与Fe3+的偏析有关.     

硅掺杂MOCVD氧化镓中的非故意掺杂效应:浅施主态（英文）

本文利用MOCVD外延生长了不同载流子浓度的高质量β-Ga₂O₃薄膜并通过变温霍尔测量和二次离子质谱(SIMS)分析研究了薄膜中的浅施主态.通过拟合提取出薄膜中存在的两个电离能分别为～36和～140 meV的施主能级.进一步研究发现非故意掺杂(UID)效应对这两个能级都有影响:第一个施主能级不仅来源于硅掺杂也来源于非故意碳掺杂取代Ga位,第二个施主能级主要来源于与非故意掺杂氢相关的双电荷缺陷.通过分析生长条件与施主态之间的关系结合密度泛函理论计算我们发现在生长过程中降低氧分压可能有助于降低UID效应.该工作为硅掺杂MOCVD β-Ga₂O₃薄膜载流子浓度的精确控制奠定了基础.     

N-B-Al共掺荧光4H-SiC施主受主对发光性能研究

施主受主共掺杂的荧光4H-SiC可以通过复合发出可见光, 影响其发光性能的一个重要因素是施主-受主掺杂的浓度。本研究通过PVT生长方法制备了3英寸N-B-Al共掺的4H-SiC晶体, 采用Raman光谱、SIMS对晶体的结晶类型和掺杂浓度进行了表征; 采用PL发射谱和激发谱、荧光衰减曲线表征和内量子效率对晶体的发光波长、强度、施主-受主对复合发光性能进行了研究。结果发现, 低浓度Al掺杂样品在室温下发出黄绿色荧光。低浓度Al掺杂在晶体中提供较少的受主; 高浓度B、N掺杂形成施主, 从而贡献充足的电子-空穴对。这些电子-空穴的复合提高了施主-受主对复合的内量子效率, 进而增强光致发光强度, 增加平均发光寿命。     

金刚石N型导电研究

金刚石n型材料是近年来金刚石半导体器件研究的关键因而成为半导体材料领域研究的热点之一.本文通过理论计算对n-型材料研究中存在的磷(P)掺杂材料电子激活能量太高及掺硼p-型金刚石材料出现的导电类型转换现象进行了分析和探讨.     

掺杂金刚石电极及电化学应用研究进展

近年来,掺杂金刚石薄膜作为一种新型电极材料备受关注。掺杂金刚石电极具有宽电势窗口、低背景电流、高稳定性、低吸附性等优点,在电化学领域具有极大的应用潜力。介绍了掺杂金刚石电极的制备、电化学性质及影响因素,综述了掺杂金刚石电极在电化学合成、电分析化学和电化学水处理等领域的应用现状,展望了掺杂金刚石电极在电化学领域的应用前景。     

硼掺杂金刚石薄膜电极在酸碱盐中的电化学性质研究

通过热丝化学气相沉积技术,在P型单晶衬底上制备了掺硼金刚石薄膜电极。采用扫描电子显微镜和X射线衍射分析了丙酮流量对硼掺杂金刚石薄膜电极的表面形貌的影响,采用循环伏安法分析硼掺杂金刚石薄膜电极在不同浓度的酸碱盐电解液中的电化学特性。结果表明,硼掺杂金刚石薄膜质量随着丙酮流量的增加而先提高后下降的趋势,并且硼掺杂金刚石薄膜电极在不同电解质中存在不同的电化学窗口,中性溶液中的电化学窗口最宽在3.2 V以上,具有极强的电化学氧化性能。     

原位氮掺杂对CVD金刚石薄膜生长和结构的影响

以氮气为杂质源 ,采用微波等离子体化学气相沉积技术进行了金刚石薄膜的原位掺杂 ,研究了氮掺杂对CVD金刚石薄膜的形貌结构和生长行为的影响。运用SEM ,Raman ,XRD和FTIR等手段对样品进行了分析表征。实验结果表明 ,原位氮掺杂的CVD金刚石薄膜的晶面显露、晶粒尺寸、致密性、生长速率以及薄膜的微结构特征等均强烈地依赖于反应气体中氮源浓度比 ;如果氮源气体流量适当 ,杂质氮不仅能进入金刚石薄膜晶格中 ,还能与薄膜中碳原子形成化学键结合     

金刚石薄膜压阻效应研究现状

对硼掺杂Ｐ型金刚石薄膜压阻效应的国内外研究现状进行了综述，并对Ｐ型金刚石薄膜具有非常显著的压阻效应产生机制进行了初步分析讨论。     

共掺杂n型CVD金刚石薄膜的结构和性能

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术制备硫掺杂及硼/硫共掺杂n型金刚石薄膜,探讨n型CVD金刚石薄膜的特性和共掺杂机理.研究结果显示:随着单一硫(S)掺杂含量的增加,金刚石薄膜导电激活能降低,薄膜生长速率减小,薄膜中非金刚石结构相增多;硼/硫(B-S)共掺杂有利于增加硫在金刚石中的固溶度,提高硫在金刚石晶体中的掺杂率,降低金刚石薄膜的导电激活能(在0.26～0.33eV);与单一S掺杂相比较,B-S共掺杂金刚石薄膜生长速率低,薄膜质量和晶格完整性好;霍耳效应测试表明硫掺杂和硼/硫共掺杂金刚石薄膜具有n型导电特征,载流子浓度在1016-1018/cm3之间,载流子迁移率在7～80cm2V-1s-1之间.采用B-S共掺杂技术有利于提高CVD金刚石薄膜的晶格完整性,使得B-S共掺杂金刚石薄膜具有更高的载流子迁移率.     

高施主掺杂 BaTiO_3 陶瓷中施、受主杂质相互作用的一种异常现象

在高施主掺杂 BaTiO_3陶瓷中,若引入适量的受主杂质,其室温电阻率测量结果显示出一种异常现象。本文用缺陷化学的理论,在施主、受主掺杂 BaTiO_3室温电阻率和平衡电导率测置的实验基础上,对受主杂质的异常作用提出了解释。在高施主掺杂 BaTiO_3陶瓷中,由单电离施主(F~(?))与单电离或双电离钡缺位(V′_(Ba)、V″_(Ba))之间的缔合形成了大量的复合缺陷。复合缺陷的浓度随受主杂质的引入而下降,这是引起上述异常现象的根源。在单一点缺陷模型中引入复合缺陷后,可使施、受主杂质对电导率异常影响的解释统一于一个理论模型中,从而使有关 PTC 效应的理论比过去获得更广泛的实验现象的验证。     

过渡金属Fe、Co掺杂二维CuI的第一性原理计算

基于第一性原理计算,利用OTFG方法计算了本征2D CuI、Fe以及Co掺杂后2D CuI的几何结构以及光电特性.计算结果表明2D CuI的能带结构带隙值为1.61 eV;Co掺杂在2D CuI中引入了两条浅施主能级以及两条深施主能级,从而增加了载流子的浓度;Fe掺杂后引入了2条施主能级,这意味着Fe掺杂不影响2D C...     

YCl3取代Y2O3降低BaTiO3基PTCR陶瓷电阻率机理研究

采用YCl3溶液作为施主掺杂剂,在空气中烧结制备一系列BaTiO3陶瓷样品,对其室温电阻率及PTC效应进行研究.同时与Y2O3和YNO3溶液掺杂的样品对比,借助XRD、XRF等分析手段,研究了YCl3溶液掺杂降低BaTiO3基PTCR陶瓷室温电阻率的机理.研究结果表明,经空气中高温烧结后,样品中仍残留部分Cl元素,能取代O位起施主作用,烧结时Cl的挥发过程也能导致样品室温电阻率的降低,最后,施主掺杂剂以溶液的形式加入,能使其在粉料中分布均匀,有助于半导化.     

金刚石基燃料电池催化剂的研究进展

金刚石是由共价键方式连接的sp³杂化碳原子组成, 具有极强的稳定性。含硼金刚石(BDD)薄膜、BDD颗粒、非掺杂纳米金刚石(ND)等新型金刚石又兼具一定的导电性, 因此成为高稳定性燃料电池催化剂的理想载体材料。研究者进一步发现通过对上述新型金刚石进行适当功能化处理, 可以进一步提高催化剂的催化活性和稳定性。对金刚石进行掺杂处理, 既包括向金刚石晶格中掺杂, 也包括向金刚石衍生的石墨结构中进行掺杂, 能够得到新型高稳定性燃料电池非铂催化剂, 且金刚石sp³结构在提高非铂催化剂稳定性方面作用独特。本文总结介绍了相关研究成果, 希望能为后续研究提供参考借鉴。