對半導體產業所需材料的高品質金剛石的期望

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　　一、半導體材料的特性

　　半導體材料的特征參數是帶隙、電阻率、載流子遷移率、非平衡載流子壽命和位錯密度。

　　電阻率、載流子遷移率：反映材料的電導率；

　　非平衡載流子壽命：對外反映半導體材料的作用

　　內部載流子從非平衡態躍遷到平衡態的弛豫特性；

　　位錯密度：用來衡量半導體單晶材料的晶格完整性程度。

　　半導體材料的特性參數不僅可以反映半導體材料與其他非半導體材料的差異，更重要的是可以反映各種半導體材料甚至同一種材料在不同情況下的特性差異。

　　二、金剛石半導體材料的導電機理

　　半導體材料的導電機制是通過電子和空穴兩種載流子實現的，分為N型和P型。金剛石作為IV族元素，在其晶體結構中可以看出有兩個面心立方結構，它們是沿體對角線平移1/4晶格常數而形成的。碳原子以sp3雜化軌道與相鄰的4個碳原子共價鍵合，形成規則的四面體結構。通過在金剛石中摻雜適當的元素，可以改變其電性能，使其廣泛用作半導體材料。在電氣設備中。

　　型摻雜

　　摻硼半導體金剛石單晶是制備高溫大功率半導體元件的優先選擇材料，在電子、核能、航空航天等領域具有廣闊的應用前景。目前，應進一步研究金剛石的硼摻雜，通過選擇合適的硼源和調整硼的摻雜濃度來提高摻硼金剛石的載流子遷移率，并將其應用于二極管、場效應晶體管和制備過程中。檢測器等，提高了設備??的工作性能。

　　型摻雜

　　實現基于pn結的同質外延金剛石電子應用非常重要，是雙極器件發展的關鍵。科學家們嘗試在金剛石中摻雜氮、硫、鋰和磷等元素，以實現其 n 型導電性。由于金剛石中氮的較深雜質能級（距導帶底部1.7-2 eV的深能級），含氮金剛石在室溫下是良好的絕緣體，金剛石的n型導電性無法實現。硫原子的半徑遠大于碳原子的半徑，金剛石的摻入會引起大量的晶格畸變，導致大量的晶格缺陷，使大部分硫失去活性。

　　三、金剛石半導體的應用

　　具有高載流子遷移率、高熱導率、高擊穿電場、高載流子飽和率和低介電常數等一系列優異的物理化學性能，尤其在電子技術領域受到廣泛關注和認可作為非常有前途的新型半導體材料。基于這些優勢，超寬帶隙半導體材料的使用可以使新一代電子器件變得更小、更快、更可靠、更有效。這有助于降低電子元件的質量、尺寸和生命周期成本，同時允許設備在更高的溫度、電壓和頻率下運行，并使電子設備能夠以更少的能源實現更高的性能。

　　金剛石用于半導體行業，首要條件是要有一定的規格和質量要求。地球上天然金剛石的儲量非常稀缺，而能夠滿足尺寸和質量要求的天然金剛石比例，如何大幅度降低大尺寸金剛石單晶材料的成本是解決金剛石單晶問題的根本。半導體行業的巨大需求。