Diamant som halvledarmaterial

Diamanter klassificeras i två typer, typ I och typ II, baserat på närvaro eller frånvaro av kväve: Typ I innehåller kväve; Typ II gör det inte. Blå diamanter är typ IIb och är halvledare. Diamant har utmärkta elektriska egenskaper, såsom ett bandgap på upp till 5,5 eV, en resistivitet över 10¹⁰ Ω·cm och en dielektrisk konstant på 5,5. Teoretiskt kan diamant användas som detektormaterial i extremt tuffa strålningsmiljöer. Forskning om diamantstrålningsdetektorer började tidigt, från naturliga diamanter till HPHT-diamanter och sedan till CVD-diamantfilmer.

 

Som en halvledare med stort-bandgap är diamants tillämpningsmöjligheter inom optoelektronik utan tvekan de mest övertygande. Men svårigheten att dopa diamanthalvledare av n-typ gör tillverkningen av homojunctions utmanande. Två lager av diamantfilm tillverkades på (111) ytan av en diamantenkristall med användning av homoepitaxiell tillväxt. Halvledaren av p-typ bildades genom dopning av diamantfilmen med bor (B), och halvledaren av n-typ framställdes genom dopning med fosfor (P). Forskarna förbättrade sedan den här enheten, och under en 20V förspänning utgav enheten ultraviolett ljus. De indikerade också att enheten kunde fungera vid höga temperaturer.

 

Ett lager av kväve-dopad diamantfilm preparerades på en bor-dopad diamantfilm med hjälp av homoepitaxial tillväxt, men den elektroluminiscenta och andra egenskaperna hos denna p-n-övergång rapporterades inte i detalj.