Углерод и углеродные наноструктуры

Алмаз (diamond)

Общие сведения

Кристаллическая структура – кубическая гранецентрированная решетка

Параметр решетки a = 3.57 Å

Алмаз (diamond)

Общие сведения

Обработанные алмазы

Необработанные алмазы

Алмаз (diamond)

Получение

Природные кристаллы алмаза (размеры ~5 мм) отличаются индивидуальностью из-за наличие примесей (в первую очередь азота, присутствующего не только в атомарном состоянии, но и в виде разнообразных комплексов и включений).

Синтетические кристаллы могут превосходить природные по своему совершенству и чистоте.

Получение алмазов:

-синтез при высоком давлении и температуре

-CVD синтез

Алмаз (diamond)

Получение: CVD синтез

Пленки алмаза могут быть получены в условиях, когда скорость роста алмаза много больше скорости роста графита. Это возможно в присутствии травителя, который не действует на алмаз, но газифицирует зародыши графита. Таким травителем выступает атомарный водород.

Алмаз (diamond)

Свойства. Электрическая прочность диэлектрика

Для различных приборов микроэлектроники значение напряжения, при котором происходит пробой (пробивное

напряжение) является критическим параметром, значение которого должно быть достаточно большим. Это особенно важно для приборов силовой и высокочастотной электроники, т.к. позволит производить элементы с меньшими размерами и с большей рабочей частотой. Пробой в полупроводниках зависит от природы материала и происходит при ударной ионизации с последующим лавинным пробоем.

Для алмаза типичны высокие пробивные напряжения по сравнению с другими широкозонными полупроводниками, которые находятся в диапазоне 5 – 10 МВ•см-1. Для сравнения 4H-SiC и GaN характеризуются напряжениями пробоя соответственно 3 МВ•см-1 и 5 МВ•см-1.

Алмаз (diamond)

Свойства. Подвижность носителей заряда

Монокристаллический алмаз (CVD) обладает при комнатной температуре наивысшей подвижностью электронов и дырок среди других широкозонных полупроводников.

Подвижность дырок с температурой уменьшается по закону Т -1.5 в интервале температур 300 – 400 К, что ассоциируется рассеянием на акустических фононах и указывает на высокое качество образцов.

При температурах выше 400 К подвижность дырок падает по экспоненциальному закону со степенью -2.5 – -3.66 и оказалась > 2000 см2•В-1•с-1 при 400 К и > 1000 см2•В-1•с-1 при 500 К, что еще допустимо для работы электронного устройства.

Алмаз (diamond)

Свойства. Подвижность носителей заряда

Легирование приводит к уменьшению подвижности носителей заряда. В легированных бором образцах подвижность дырок падает с ~ 1500 см2•В-1•с-1 до ~ 1000 см2•В-1•с-1 для концентраций 5×1016 – 2×1018 см-3.