调控硼硫掺杂比实现金刚石n型转变的研究

摘要

金刚石半导体由于其特殊的机械性能使其在极端环境下有较广的应用前景.虽然通过硼(B)元素掺杂较易得到p型金刚石半导体,但具有优异电学性能的n型半导体却鲜见报道.硼、硫(S)原子因半径及外层电子互补,其协同掺杂易合成p型或n型半导体,但其物理机理尚不清晰.在课题组已有实验报道基础上,借助第一性原理探究了 B-S不同比例单掺杂及共掺杂金刚石的形成能、晶体内的存在形式及电子结构,从原子尺度揭示了金刚石由p型向n型半导体转变的阈值掺杂比例.通过实验与理论的对比发现B在晶格内趋向团聚,而过量的S掺杂则发生析出.