Crystal-Chemical Features of Diamonds Implanted with Helium Ions

Lopatin, O. N.; Nikolaev, A. G.; Валеев, В. Ф.; Нуждин, В. И.; Хайбуллин, Р. И.

doi:10.1134/s1063774518030161

Cited by 3 publications

(4 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Although the absorption coefficient of laser light in the damaged layer is probably increased by 16.6% after the ion implantation, the decrease of laser penetration depth is still negligible, i.e. tens of nanometers [11].…”

Section: Raman Spectroscopymentioning

confidence: 99%

“…Below the graphitization threshold of ion damage level, defects induced by ion damage can tailor the local optical/electrical properties of the diamond with applications in precision optics, e.g. waveguides [8,11]. Above this graphitization threshold, the damaged diamond is subsequently annealed to induce the graphitization, and then selectively etched away.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Influence of helium ion irradiation on the structure and strength of diamond

Chen

Best

Shorubalko

et al. 2020

Carbon

View full text Add to dashboard Cite

Section: Raman Spectroscopymentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Influence of helium ion irradiation on the structure and strength of diamond

Chen

Best

Shorubalko

et al. 2020

Carbon

View full text Add to dashboard Cite

“…Beside the in situ doping, in some cases impurity implantation is used to create the doping profile in a near-surface region (for the depth of several µm). Sometimes, the irradiation by high-energy particles [53][54][55] and the implantation of various impurities are used to incorporate color centers, thereby modifying the crystal color for jewellery applications [56] or for subsequent application as ultraviolet and ionising radiation dosimeters [57].…”

Section: Theoretical Analysis 1methods Of Synthesis and Doping Of Sin...mentioning

confidence: 99%

Characterization of boron-doped single-crystal diamond by electrophysical methods (review)

V.I.

A.V.

et al. 2023

Technical Physics

View full text Add to dashboard Cite

A critical analysis of the existing methods of controlling the concentration of impurity and majority charge carriers in wide bandgap semiconductors and the issues of improvement of modern diagnostics of the main electrophysical properties of single-crystal diamond are considered based on the results of our studies and the works of other authors. It was found that independent assessment of impurity concentration and concentration of free charge carriers is of fundamental importance for semiconductor diamond due to very low (less than 1%) degree of ionization of the introduced impurity. The advantages and prospects of admittance spectroscopy as a diagnostic method for ultrawide bandgap semiconductors are shown and solutions aimed at the correct interpretation of the experimental data are proposed. The high ionization energy of boron impurity in diamond (370 meV) results in a strong frequency dispersion of the measured barrier capacitance. It is shown that under disturbance of quasi-static conditions in capacitance-voltage measurements, low frequencies and high temperatures should be used for correct assessment of the charge carrier concentration. The results of electrophysical studies are compared with traditional measurements of impurity concentration in diamond by optical methods. A decrease of hole activation energy from the boron impurity level from 325 to 100 meV was found upon increasing the boron concentration NA from 2·1016 to 4·1019 cm-3. The transition to the hopping mechanism of conductivity within the impurity (acceptor) band with thermal activation energy of 10-20 meV was registered for NA≥5·1018 cm-3 at temperatures of 120-150 K. Keywords: single-crystal diamond, boron impurity, charge carrier concentration, activation energy, admittance spectroscopy, capacitance-voltage measurements.

show abstract

“…Кроме in situ легирования, в ряде случаев используется имплантация примеси, создающая профиль легирования в приповерхностной области (на глубину в несколько µm). Нередко облучение частицами высоких энергий [53][54][55] и имплантацию различных примесей используют для внедрения центров окраски, тем самым модифицируя цвет кристалла для ювелирных применений [56] или для последующего применения в качестве дозиметров ультрафиолетового и ионизирующих излучений [57].…”

Section: CMunclassified

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

Crystal-Chemical Features of Diamonds Implanted with Helium Ions

Cited by 3 publications

References 13 publications

Influence of helium ion irradiation on the structure and strength of diamond

Influence of helium ion irradiation on the structure and strength of diamond

Characterization of boron-doped single-crystal diamond by electrophysical methods (review)

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Contact Info

Product

Resources

About