Diamant als halfgeleidermateriaal

Diamanten worden ingedeeld in twee typen, Type I en Type II, op basis van de aan- of afwezigheid van stikstof: Type I bevat stikstof; Type II niet. Blauwe diamanten zijn Type IIb en zijn halfgeleiders. Diamant beschikt over uitstekende elektrische eigenschappen, zoals een bandafstand tot 5,5 eV, een soortelijke weerstand boven 10¹⁰ Ω·cm en een diëlektrische constante van 5,5. Theoretisch kan diamant worden gebruikt als detectormateriaal in extreem zware stralingsomgevingen. Het onderzoek naar diamantstralingsdetectoren begon al vroeg en evolueerde van natuurlijke diamanten naar HPHT-diamanten en vervolgens naar CVD-diamantfilms.

 

Als halfgeleider met een brede-bandgap zijn de toepassingsvooruitzichten van diamant in de opto-elektronica ongetwijfeld het meest overtuigend. De moeilijkheid bij het doteren van diamanthalfgeleiders van het n--type maakt de fabricage van homojuncties echter een uitdaging. Er werden twee lagen diamantfilm vervaardigd op het (111)-oppervlak van een enkel diamantkristal met behulp van homo-epitaxiale groei. De halfgeleider van het p--type werd gevormd door de diamantfilm te doteren met boor (B), en de halfgeleider van het n--type werd vervaardigd door dotering met fosfor (P). De onderzoekers hebben dit apparaat vervolgens verbeterd, en onder een voorspanning van 20 V straalde het apparaat ultraviolet licht uit. Ze gaven ook aan dat het apparaat bij hoge temperaturen kon werken.

 

Er werd een laag stikstof-gedoteerde diamantfilm bereid op een boor-gedoteerde diamantfilm met behulp van homo-epitaxiale groei, maar de elektroluminescerende en andere kenmerken van deze p-n-overgang werden niet in detail gerapporteerd.