ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение алмазных наноструктур и пленок аморфного алмазо подобного углерода из "Электрохимия алмаза" Если рассматривать свободную пленку на просвет, то видно, что она бесцветная, матовая (из-за рассеяния света ограненной ростовой поверхностью). Легированные бором пленки — слегка голубоватые. [c.11] Удельное сопротивление алмаза р зависит от содержания бора в пленке и с ростом его может меняться от, например, Ю Ом см (в умеренно легированных образцах при содержании бора в алмазе порядка Ю см ) до десятых и даже тысячных долей Ом см (в сильно легированных пленках при содержании бора 10 см ). Соответственно, алмаз, начиная от диэлектрика, последовательно приобретает свойства полупроводника, вырожденного полупроводника и далее полуметалла. [c.12] Энергия ионизации бора в алмазе велика по сравнению с тепловой энергией кТ (равной 0,025 эВ при 25° С) она составляет 0,37 эВ (а при высокой концентрации бора заметно снижается — до 0,1 эВ и даже меньше [20]). Поэтому концентрация основных носителей заряда (свободных дырок) на 2-3 порядка меньше, чем концентрация атомов акцептора — бора. Следует иметь в виду, что, помимо намеренно вводимого акцептора (бора), осажденные VD-методом пленки алмаза практически всегда содержат примесь азота, который в решетке алмаза является донором. При совместном присутствии бора и азота в алмазе происходит взаимная компенсация этих двух примесей, так что концентрация свободных дырок (и, следовательно, проводимость) в алмазе определяется уже не концентрацией бора Na, а разностью концентраций акцепторов и доноров Na — No. [c.12] Из сказанного следует, что получение проводящего алмаза для электродов — больной вопрос в электрохимии алмаза. Даже у лучшего из допантов — бора — слишком высокая энергия ионизации (для легирования кремния, арсенида галлия и других технологически продвинутых полупроводников используют донорные и акцепторные примеси с энергией ионизации порядка 0,01 эВ при комнатной температуре они полностью ионизированы). [c.12] До недавнего времени не существовало удобных доноров для получения алмазных электродов и-типа. Известные доноры — азот, фосфор — имеют слишком большую энергию ионизации (соответственно, 1,7 и 0,6 эВ) и потому не могут придать алмазу заметной проводимости при комнатной температуре. Однако недавно появились сообщения [21, 22] о том, что сера служит донорной примесью в алмазе, с приемлемой энергией ионизации (0,36-0,38 эВ). Правда, вскоре появилось опровержение [23] утверждалось, что легированные серой пленки все же содержали бор (видимо, им была загрязнена установка) и потому имели проводимость / -типа. В недавней работе [24] не только удалось получить хорошо проводящие алмазные гьтенки л-типа (путем совместного легирования алмаза серой и бором), но и было разрешено сформулированное выше противоречие. [c.13] Пленки, содержащие одновременно и серу, и бор выращивались так, как описано в предыдущем разделе, но в газовую фазу вводили одновременно Н2 5 как источник серы и триметилбор — источник бора. [c.13] Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и масспекро-метрии вторичных ионов было доказано наличие в выращенных алмазных пленках обеих легирующих примесей. Определение знака термоэлектрического эффекта, как и описанные ниже электрохимические измерения (дифференциальной емкости и знака фотопотенциала разомкнутой цепи) позволили заключить, что если содержание серы очень мало или она вообще отсутствует, то алмаз имеет проводимость р-тиш. Но при достаточно больщом отнощении 5/В получаются пленки алмаза я-типа. Это происходит потому, что сера перекомпенсирует бор, и результирующая проводимость получается л-типа. Критическое отношение 8/В в газе, при котором меняется знак проводимости, вообще говоря, зависит от кристаллографической ориентации грани, образующей поверхность оно близко к 0,2 [24]. [c.14] С большой долей уверенности можно предположить, что маленький атом бора затягивает большой атом серы (с которым он, по всей видимости, образует в газовой фазе летучее соединение, адсорбирующееся на поверхности растущей пленки) в алмаз. [c.14] Практически все исследования по электрохимии алмаза до сих пор вьшолнены с легированными бором образцами / -типа. В настоящей монографии все рассмотрение также относится к алмазу -типа, если не оговорено иное. [c.14] Метод 1) может быть использован и для получения алмазных мембран со сквозными субмикроскошгаескими отверстиями [29] для этого каналы протравливаются на всю толщину пленки, после чего кремниевая подложка удаляется (как при приготовлении свободных пленок, см. выше). Схема процесса представлена на рис. 4. Полученные мембраны отличаются высоким отношением длина поры/диаметр поры. Например, в алмазной пленке толшлтой 10 мкм можно протравить сквозные поры диаметром 300 нм (расстояние между порами, т. е. толщина стенки, 400 нм). [c.15] Вернуться к основной статье