Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА, ЛЕГИРОВАННЫХ БОРОМ, И ДИОДОВ ШОТТКИ НА ИХ ОСНОВЕ

Полный текст:

Аннотация

Исследованы температурные зависимости удельного сопротивления и коэффициента Холла высококачественных легированных бором синтетических монокристаллов алмаза, выращенных методом высокого давления при повышенной температуре. Концентрация акцепторов в вырезанных путем изменения содержания бора в ростовой смеси (0,0004 - 0,04 % ат.) пластинах ориентации (001) изменялась в диапазоне 2 • 1015 - 3 • 1017 см3. Тонкие прямоугольные пластины с однородным содержанием бора и без протяженных дефектов структуры вырезали лазером после рентгеновской топографии и картирования УФ-люминесценции. Концентрации доноров и акцепторов в образцах рассчитывали из данных эффекта Холла и вольт-фарадных характеристик. Полученные результаты коррелируют с содержанием бора в смеси роста. Минимальный коэффициент компенсации акцепторов донорами (ниже 1 %) наблюдался в кристаллах, выращенных с 0,002 % ат. содержанием бора в ростовой смеси. При увеличении или уменьшении количества бора коэффициент повышался. Выращенные при такой концентрации бора образцы имели максимальную подвижность носителей заряда (2200 см2/(В • с) при T = 300 К и 7200 см2/(В • с) при T =180 К). Фононное рассеяние дырок доминировало во всем диапазоне температур (180 - 800 К), а рассеяние точечными дефектами (нейтральными и ионизированными атомами примеси) было незначительным. Кристаллы алмаза, выращенные из смеси, содержащей 0,0005 - 0,002 % ат. бора, и имеющие безупречное качество и решеточный механизм рассеяния, могут рассматриваться как образцовый полупроводник.

Об авторах

В. С. Бормашов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов
Россия


С. А. Тарелкин
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов; Московский физико-технический институт
Россия


С. Г. Буга
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов; Московский физико-технический институт
Россия


А. П. Волков
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов
Россия


А. В. Голованов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов; Московский физико-технический институт
Россия


М. С. Кузнецов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов
Россия


Н. В. Корнилов
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов
Россия


Д. В. Тетерук
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов
Россия


С. А. Терентьев
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов
Россия


В. Д. Бланк
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов; Московский физико-технический институт
Россия


Список литературы

1. Polyakov S. N., Denisov V. N., Kuzmin N. V., Kuznetsov M. S., Martyushov S. Y., Nosukhin S. A., Terentiev S. A., Blank V. D. Characterization of top-quality type Ila synthetic diamonds for new X-ray optics / Diamond Rel. Mater. 2011. Vol. 20. P. 726 - 728.

2. Feve J.-P. M., Shortoff K. E., Bohn M. J., Brasseur J. K. High average power diamond Raman laser / Optics Express. 2011. Vol. 19. P. 913.

3. Shvyd’ko Y., Stoupin S., Blank V., Terentyev S. Near-100 % Bragg reflectivity of X-rays / Nat. Photon. 2011. Vol. 5. P. 539 - 542.

4. Blank V. D., Bormashov V. S., Tarelkin S. A., Buga S. G., Kuznetsov M. S., Teteruk D. V., Kornilov N. V., Terentiev S. A., Volkov A. P. Power high-voltage and fast response Schottky barrier diamond diodes / Diamond Rel. Mater. 2015. Vol. 57. P. 32 - 36.

5. Tarelkin S., Bormashov V., Buga S., Volkov A., Teteruk D., Kornilov N., Kuznetsov M., Terentiev S., Golovanov A., Blank V. Power diamond vertical Schottky barrier diode with 10 A forward current / Phys. Status Solidi A. 2015. Vol. 212. P. 2621.

6. Polyakov A., Smirnov N., Tarelkin S., Govorkov A., Bormashov V., Kuznetsov M., Teteruk D., Buga S., Kornilov N., Lee I.-H. Electrical Properties of Diamond Platinum Vertical Schottky Barrier Diodes / Materials Today: Proceedings. 2016. Vol. 3. P. S159 - S164.

7. Tapper R. J. Diamond detectors in particle physics / Reports on Progress in Physics. 2000. Vol. 63. P. 1273 - 1316.

8. Bruzzi M., Bucciolini M., Nava F., Pini S., Russo S. Advanced materials in radiation dosimetry / Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. Sect. A. Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2002. Vol. 485. P. 172 - 177.

9. Bachmair F., Bäni L., Bergonzo P., Caylar B., Forcolin G., Haughton I., Hits D., Kagan H., Kass R., Li L., Oh A., Phan S., Pomorski M., Smith D. S., Tyzhnevyi V., Wallny R., Whitehead D. A 3D diamond detector for particle tracking / Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. Sect. A. Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2015. Vol. 786. P. 97 - 104.

10. Amosov V. N., Azizov E. A., Blank V. D., Gvozdeva N. M., Kornilov N. V., Krasilnikov A. V., Kuznetsov M. S., Meshchaninov S. A., Nosukhin S. A., Rodionov N. B., Terent’ev S. A. Development of ionizing radiation detectors based on synthetic diamond material for the nuclear power industry / Instr. Exp. Techn. 2010. Vol. 53. P. 196 - 203.

11. Bormashov V., Troschiev S., Volkov A., Tarelkin S., Korostylev E., Golovanov A., Kuznetsov M., Teteruk D., Kornilov N., Terentiev S., Buga S., Blank V. Development of nuclear microbattery prototype based on Schottky barrier diamond diodes: Development of nuclear micro-battery prototype / Phys. Status Solidi A. 2015. Vol. 212. P. 2621.

12. Delfaure C., Pomorski M., J. de Sanoit, Bergonzo P., Saada S. Single crystal CVD diamond membranes for betavoltaic cells / Appl. Phys. Lett. 2016. Vol. 108. P. 252105.

13. Thonke K. The boron acceptor in diamond / Semiconductor Sci. Technol. 2003. Vol. 18. P. S20 - S26.

14. Pernot J., Volpe P. N., Omnès F., Muret P., Teraji T. Hall hole mobility in boron-doped homoepitaxial diamond / Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81. P. 205203.

15. Prikhodko D., Tarelkin S., Bormashov V., Golovanov A., Kuznetsov M., Teteruk D., Volkov A., Buga S. Thermal conductivity of synthetic boron-doped single-crystal HPHT diamond from 20 to 400 K / MRS Comm. 2016. P. 1 - 6.

16. Wentorf R. H. Some studies of diamond growth rates / J. Phys. Chem. 1971. Vol. 75. P. 1833 - 1837.

17. Achard J., Tallaire A., Sussmann R., Silva F., Gicquel A. The control of growth parameters in the synthesis of high-quality single crystalline diamond by CVD / J. Crystal Growth. 2005. Vol. 284. P. 396 - 405.

18. Barjon J., Chikoidze E., Jomard F., Dumont Y., Pinault-Thaury M.-A., Issaoui R., Brinza O., Achard J., Silva F. Homoepitaxial boron-doped diamond with very low compensation / Phys. Status Solidi A. 2012. Vol. 209. P. 1750 - 1753.

19. Wentorf R. H., Bovenkerk H. P. Preparation of Semiconducting Diamonds / J. Chem. Phys. 1962. Vol. 36. P. 1987.

20. Blank V. D., Kuznetsov M. S., Nosukhin S. A., Terentiev S. A., Denisov V. N. The influence of crystallization temperature and boron concentration in growth environment on its distribution in growth sectors of type IIb diamond / Diamond Rel. Mater. 2007. Vol. 16. P. 800 - 804.

21. Van der Pauw L. J. A method of measuring specific resistivity and Hall effect of discs of arbitrary shape. Philips Res. Repts. 1958. N 13. P. 1 - 9.

22. Schroder D. K. Semiconductor material and device characterization. - Piscataway, NJ: IEEE Press - Wiley, 2006.

23. Mamin R., Inushima T. Conductivity in boron-doped diamond / Phys. Rev. B. 2001. Vol. 63.

24. Denisov V. N., Mavrin B. N., Polyakov S. N., Kuznetsov M. S., Terentiev S. A., Blank V. D. First observation of electronic structure of the even parity boron acceptor states in diamond / Phys. Lett. A. 2012. Vol. 376. P. 2812-2815.


Для цитирования:


Бормашов В.С., Тарелкин С.А., Буга С.Г., Волков А.П., Голованов А.В., Кузнецов М.С., Корнилов Н.В., Тетерук Д.В., Терентьев С.А., Бланк В.Д. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА, ЛЕГИРОВАННЫХ БОРОМ, И ДИОДОВ ШОТТКИ НА ИХ ОСНОВЕ. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017;83(1 ч.I):36-42.

For citation:


Bormashov V.S., Tarelkin S.A., Buga S.G., Volkov A.P., Golovanov A.V., Kuznetsov M.S., Kornilov N.V., Teteruk D.V., Terentiev S.A., Blank V.D. Electrical Properties of the High-Quality Synthetic Boron-Doped Single Crystal Diamonds and Schottky Barrier Diodes on Their Base. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2017;83(1 ч.I):36-42. (In Russ.)

Просмотров: 66


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)