Analysis of doping anisotropy in multisectorial boron-doped HPHT diamonds

Зубков, В. И.; Solomnikova, Anna; Koliadin, A. V.; Butler, James E.

doi:10.1016/j.mtcomm.2020.100995

Cited by 8 publications

(9 citation statements)

References 25 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Анизотропия скорости роста различных граней кристалла алмаза сопровождается также и разной скоро-стью внедрения в них примеси [83,84]. Концентрация внедренной примеси бора оказывается большей в гранях кристалла, ориентированных в направлениях [111] и [110], и меньшей для (100) поверхности.…”

Section: CMunclassified

“…Концентрация внедренной примеси бора оказывается большей в гранях кристалла, ориентированных в направлениях [111] и [110], и меньшей для (100) поверхности. В работе [84] на основе измерения концентрации носителей заряда в различно ориентированных плоскостях пластины алмаза мы определили относительную величину коэффициентов захвата K примеси бора по граням как K (111) : K(110) : K(100) = 18 : 9 : 1. Особенно критично различие скорости внедрения примеси в подложки различной кристаллографической ориентации для дельталегирования [85,86], когда концентрация внедряемой примеси велика, а время проведения операции исчисляется секундами.…”

Section: CMunclassified

“…Нами в работах [84,132,133] Кроме переменного тестового сигнала, имеется другой источник неоднозначности измерений. В спектроскопии адмиттанса к традиционным объемным полупроводникам не прикладывается смещение, поскольку от него результат измерений не зависит [135].…”

Section: отличия в энергии активации из измерений проводимости на пос...unclassified

“…Среднеарифметическая величина шероховатости по всем синтезированным алмазам составляла не более 15 nm. Такое качество поверхности позволяет надежно проводить постростовые технологические операции, в том числе нанесение контактов [84]. На HPHT-пластинах достигалась лучшая морфология среди изучаемых образцов, величина шероховатости на них составляла 1−3 nm (рис.…”

Section: Hpht-пластиныunclassified

See 3 more Smart Citations

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Зубков¹,

Соломникова²,

Соломонов³

et al. 2023

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

На базе как результатов собственных исследований, так и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примесей и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода. При исследовании образцов алмаза, легированных бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора с 2·1016 до 4·1019 cm-3. Сделано предположение, что причиной различия в энергиях активации, получаемых измерениями на постоянном и переменном токе, являются измеряемые соответствующим прибором токи проводимости либо смещения. Для сильно легированных образцов монокристаллического алмаза с концентрацией бора NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимости по примесной (акцепторной) зоне с термической энергией активации 10-20 meV. На базе результатов собственных исследований и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примеси и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода применительно к сверхширокозонным полупроводникам, предлагаются решения, направленные на корректную интерпретацию экспериментальных данных. Большая энергия ионизации примеси бора в алмазе (370 meV) приводит к сильной частотной дисперсии измеряемой барьерной емкости. Показано, что для корректных измерений концентрации носителей заряда методом ВФХ в условиях нарушения квазистатичности необходимо использование низких частот и высоких температур. Проводится сопоставление результатов электрофизических исследований с традиционными измерениями концентрации примеси в алмазе оптическими методами. При температурных измерениях адмиттанса образцов монокристаллического алмаза, легированного бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора NA с 2·1016 до 4·1019 cm-3, а также при NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимости по примесной (акцепторной) зоне с термической энергией активации 10-20 meV. Ключевые слова: монокристаллический алмаз, примесь бора, концентрация носителей заряда, энергия активации, адмиттансная спектроскопия, вольт-фарадные измерения.

show abstract

Section: CMunclassified

Section: отличия в энергии активации из измерений проводимости на пос...unclassified

Section: Hpht-пластиныunclassified

See 2 more Smart Citations

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Зубков¹,

Соломникова²,

Соломонов³

et al. 2023

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The C-V plots of figure 5(a) show that for the blue sector (with p > 10 18 cm −3 ) at room temperature there is no pronounced frequency dispersion of C-V characteristics. The reason is that for such comparatively high impurity concentration the boron activation energy decreases from 370 to 300 meV and lower [37]. So, at 300 K the boron acceptor level is nearly fully ionized in non-equilibrium conditions under applied AC voltage bias.…”

Section: Capacitance-voltage Characteristicsmentioning

confidence: 99%

Carrier concentration variety over multisectoral boron-doped HPHT diamond

Solomnikova¹,

Lukashkin²,

Зубков³

et al. 2020

Semicond. Sci. Technol.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

A set of multisectoral boron-doped diamond plates cut from a 10-ct high pressure high temperature single crystal was thoroughly studied. The plates' morphologies were examined by atomic-force microscopy, it showed the average roughness of 5-10 nm. For electrical measurements, ohmic and rectifying platinum contacts were deposited by magnetron sputtering. Schottky diodes arrays were investigated by admittance spectroscopy; current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) characteristics were obtained and analysed. Frequency dispersion of C-V characteristics was registered. Blue (111) and white (100) faces of samples showed a drastic difference in I-V and C-V behaviour. Mathematical processing of the obtained data was performed and the depth distributions of apparent charge carriers were obtained for all diodes. The registered concentration for the white sector is in the range (1-3)•10 17 cm −3 , and for the blue sector it is one order more. Charge carrier distribution over the sample surface was obtained and it showed a fine correlation with sectors' colour and growth direction with appropriate discussion.

show abstract

Diamond with Unexpected Multi‐Scale Pores

Li,

Guo,

et al. 2024

Small

View full text Add to dashboard Cite

Following the diverse structural characteristics and primary usage, diamond products include nano‐polycrystalline diamond (NPD), micron‐polycrystalline diamond (MPD), diamond film, porous diamond, and diamond wire drawing die. Among them, porous diamond possesses a distinctive combination of flexible surface functionality and a remarkably high surface area‐to‐volume ratio (SA/V) compared to traditional bulk materials, which contributes to cross‐cutting applications in catalysis, adsorption, and electrochemistry while retaining the superior traits of diamond, particularly its exceptional chemical inertia. To avoid etching or microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) techniques, this study proposes a high‐temperature and high‐pressure method based on a soluble skeleton (HPHT‐ss) as an efficient and inexpensive approach for synthesizing millimeter‐level porous diamonds. Interestingly, porous diamond synthesized by HPHT‐ss exhibits multiscale pores distributed as macropores (average 75 µm) and mesopores (average 19 nm), which gives it a unique feature compared with other methods. Pertinent temperature‐pressure conditions, HPHT‐ss synthesis, and the formation mechanism of porous diamonds are also thoroughly discussed.

show abstract

Analysis of doping anisotropy in multisectorial boron-doped HPHT diamonds

Cited by 8 publications

References 25 publications

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Carrier concentration variety over multisectoral boron-doped HPHT diamond

Diamond with Unexpected Multi‐Scale Pores

Contact Info

Product

Resources

About