通过离子注入实现高纯度异质外延金刚石中的轻硼掺杂

低浓度的硼掺杂通过离子注入方法在异质外延合成的大面积金刚石中进行，掺杂浓度范围为10^16至10^18 cm−3，并对电学性质进行了研究。首先进行光致发光分析，以阐明异质外延金刚石基底的光学特性。结果表明，这种基底中几乎未检测到氮-空位和硅-空位的缺陷复合体，表明通过异质外延生长可以实现光学高纯度的金刚石。然后，通过霍尔效应测量研究了电阻率、迁移率、载流子浓度和导电类型的电学性质。对于掺杂浓度高于10^16 cm−3的样品，已确认植入的硼作为受体的电激活。3.5 × 10^17 cm−3浓度的样品的补偿比达到76%，表明存在补偿的供体类中心。将掺杂浓度增加到3.5 × 10^18 cm−3时，补偿比显著降低至35%。高掺杂样品的观察迁移率几乎达到了化学气相沉积法掺杂样品所观察到的理想值。建议大面积高纯度基底的异质外延合成应有助于未来电子、光学和传感器设备的进一步发展。