高质量合成掺硼金刚石单晶及其肖特基势垒二极管的电学特性

摘要： 研究了通过高温高压法生长的高质量合成硼掺杂金刚石单晶的电阻率和霍尔系数的温度依赖性。通过改变生长混合物中硼的浓度（0.0004-0.04原子百分比），(001)切片的受主浓度在2×101?-3×101? cm?3范围内变化。经X射线形貌术和紫外荧光图谱检测后，采用激光切割出硼浓度均匀且无扩展结构缺陷的薄矩形切片。根据霍尔效应和电容-电压特性数据计算样品中施主与受主浓度。所得结果与生长混合物中硼浓度相关。当生长混合物中硼浓度为0.002原子百分比时，观察到受主与施主的最小补偿比（低于1%）。该比值随硼含量增加或减少而升高。此类硼浓度生长的样品具有最大载流子迁移率（300K时为2200 cm2/(V·s)，180K时为7200 cm2/(V·s)）。在整个温度范围（180-800K）内，空穴的声子散射占主导地位，而点缺陷（中性及电离杂质原子）散射影响甚微。由含0.0005-0.002原子百分比硼的混合物生长、具有完美品质和晶格散射机制的金刚石晶体可视为参考半导体。