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第259章 p型、n型、共掺杂

看到这个内容时,陈舟的双眼瞬间明亮起来。

n型掺杂,或者说磷掺杂金刚石,之所以难。

是因为磷原子比碳原子大,很难嵌入金刚石晶格。

当磷原子进入金刚石晶格内,会引起晶格扭曲,影响金刚石中的构型、键型和电荷分布。

磷掺杂金刚石中存在大量空位,也会与磷原子形成结合力很强的磷—空位缺陷。

这种缺陷的能级位于金刚石导带底约1.7eV的位置上,可以补偿施主,阻碍磷原子的电离。

进而导致难以获得高质量的磷掺杂金刚石薄膜。

虽然磷的能级位于导带底以下0.58eV,但是这种缺陷却还是存在。

“缺陷的填补……”

陈舟手中的动作加快,鼠标的滚轮不断滑动。

屏幕上的内容被陈舟拉到了共掺杂的部分。

【氮原子处于金刚石晶格中的替代位置,会形成激发能量为1.7eV的深施主能级,在室温下不导电……】

【理论上,磷可以作为浅施主杂质,但磷原子的半径大于碳原子半径,很难掺入金刚石晶格中……】

【理论表明,磷—氮共掺的方法,也许是克服宽禁带和超宽禁带半导体自身补偿的一种有效方法……】

【……】

看到这,陈舟手中的速度不自觉的慢了下来。

如果氮原子能够填补缺陷,磷原子的掺杂就有了空间……

本来是准备先解决n型掺杂问题的,结果这一思考,问题就跳跃到了共掺杂?

因为四十三所的n型掺杂实验,采用的是磷掺杂。

所以在共掺杂中,他们研究的便是磷—氮共掺的方法。

这也使得陈舟就这样把两者联系在了一起。

陈舟不由得在心中笑了笑,但也随即便决定将n型掺杂和共掺杂的问题放在一块解决。

在共掺杂实验中,最早被作为磷源的是PH3,被作为氮源的是N2。

但是,采用这两种气体进行实验时,得到的结果却并不理想。

制备出来的掺杂金刚石膜的电阻率很高。

随后的实验中,磷源和氮源的选择被不断变更。

像是NH4H2P04这种包含磷元素和氮元素的单一掺杂源,也被应用到了研究上。

但得到的金刚石膜的电阻率依然很高。

陈舟又看了一眼四十三所的实验数据,随即开始在草稿纸上整理可以作为氮源和磷源的物质。

在陈舟沉浸在研究中时,房间外的天色已经渐渐暗了下来。

“陈舟。”

被沈靖的声音喊醒,陈舟疑惑的抬起头看着沈靖。

沈靖指了指电脑:“数据分析完成了。”

“噢。”陈舟应了一声,起身走到沈靖旁边看了一眼。

分析的结果和他的预料基本上没有多大差别。

“发给我,我做最后的处理。”

沈靖点点头:“好。”

陈舟转身就准备走回座位,这时沈靖拽住了他,指了指电脑屏幕的右下角。

陈舟看了一眼,这才惊觉居然已经六点半了。

想了想,陈舟并不打算在四十三所加班,还是回酒店舒服些。

于是,两个人把资料整理好,跟彭飞那边说了一声,便离开了四十三所。

陈舟本来还奇怪彭飞居然一下午没过来找他,打电话时才明白过来。

彭飞这会正忙着金刚石薄膜成品的收集呢。

采用改进工艺制备的金刚石薄膜已经完成。

听彭飞的意思,陈舟估计他今晚又会熬夜加班。

而且还不知他一个人……

在外面简单的吃了晚饭,陈舟和沈靖就回到了酒店。

沈靖本打算像先前一样跟到陈舟房间的,结果被陈舟拦了下来。

“晚上好好休息,明天有你忙的。”丢下这么一句话,陈舟就关门进了房间。

门外,沈靖看着被关上的房门,嘀咕道:“这该不会是闭关吧?”

房间里,陈舟迅速打开电脑,掏出草稿纸和错题集。

“就在今晚了……”

只扫了一眼,下午的思路便接续上了。

陈舟再次沉浸于n型掺杂和共掺杂的问题研究中。

原本特意准备的一沓崭新的A4草稿纸,随着时间的推移,渐渐变薄。

而他一直所心疼的笔芯,也在以一种超乎常理的速度,不断流逝在草稿纸上。

错题集上的内容,也在不断的增减着。

“不管氮源和磷源的采用的是什么,目的就只有一个……”

“不管装置内的系统是什么样的,它都始终只为了制备出掺杂的金刚石薄膜……”

陈舟的思路变得清晰起来,方向也逐渐明确。

在四十三所的共掺杂实验中,装置内并没有采用多余的系统作为辅助。

但其实,如果有其它系统辅助的话,可能结果会更好也说不定。

这是国外的一篇文献给陈舟的启发。

把写满的草稿纸拿到一边,换上一张新的草稿纸,再把笔芯换上满水的。

陈舟在草稿纸上写到:

【在NiMnCo—C系统中,采用P2N5、羰基离子粉末和磷粉末在高温高压下混合,提供氮源和磷源,以此方法掺杂金刚石……】

写完这句话,陈舟突然笑了出来。

“这么简单的道理,为什么我还想了这么久?”

相比单纯的氮掺杂金刚石,sp3-CH3形式的H原子更容易掺入磷—氮共掺的金刚石晶格中,提高共掺杂金刚石的质量。

因为在磷—氮共掺系统中,磷原子掺入后产生许多缺陷,形成了碳原子悬挂键,有助于氢原子掺入金刚石晶格。

而氢原子可以刻蚀sp2相,有利于高质量金刚石薄膜的沉积。

“系统和氮源、磷源确定后,那共掺杂实验剩下的问题,就好解决了……”

陈舟说着,把放在一旁的几张草稿纸拿了过来。

这是在研究氮源和磷源时,针对不同情况,陈舟所做的参数研究。

这会,正好拿来验证。

一般的衬底温度、掺杂浓度、工作压力等等等等,通过错题集的试错,很快就能得到一个大致区间。

再经过分析模型的验证,再回转到错题集进一步试错。

那就成了!

把共掺杂的问题一解决,那n型掺杂的问题,也就是铺在纸面上的答案了。

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