人工晶体学报

作者：王若铮, 闫秀良, 彭博, 林芳, 魏强, 王宏兴

单位：1.西安交通大学,电子物理与器件教育部重点实验室,西安 710049; ；2.西安交通大学电子与信息学部,宽禁带半导体与量子器件研究所,西安 710049

关键词：单晶金刚石,p型掺杂,硼掺杂,MPCVD,同质外延,硼碳比,甲烷浓度,硼氧共掺,空穴迁移率,

基金：国家自然科学基金(61627812);国家重点研发计划(2018YFE0125900)

突破高质量、高效金刚石掺杂技术是实现高性能金刚石功率电子器件的前提。本文利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以三甲基硼为掺杂源,制备出表面粗糙度0.35 nm,XRD(004)摇摆曲线半峰全宽28.4 arcsec,拉曼光谱半峰全宽3.05 cm-1的高质量硼掺杂单晶金刚石。通过改变气体组分中硼元素的含量,实现了1016~1020 cm-3的p型金刚石可控掺杂工艺。随后,研究了硼碳比、生长温度、甲烷浓度等工艺条件对p型金刚石电学特性的影响,结果表明:在硼碳比20×10-6、生长温度1 100 ℃、甲烷浓度8%、腔压160 mbar(1 mbar=100 Pa)时p型金刚石迁移率达到207 cm2/(V·s)。通过加氧生长可以提升硼掺杂金刚石结晶质量,降低杂质散射。当氧气浓度为0.8%时,样品空穴迁移率提升至 614 cm2/(V·s)。

来源：2022年第5期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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