Text
Nejznámějšími vlastnostmi diamantu jsou extrémní mechanická tvrdost, široká optická průhlednost a vysoký elektrický odpor. Jako křemík je diamant také polovodič použitelný pro výrobu elektronických zařízení. Ve srovnání s křemíkem má diamant vyšší elektrické pole rozkladu, vyšší tepelnou vodivost a pohyblivost nosiče, což umožňuje výrobu kompaktních zařízení pracujících při vyšší teplotě, avšak kontrola jeho elektrických vlastností a mikrozpracování je složitější než u křemíku. Elektrické vlastnosti diamantu mohou být zlepšeny nepatrným přidáním atomů bóru nebo fosforu. Elektrická vodivost diamantu dopovaného bórem se v průběhu 12 dekád mění od vysoko odporové k vysoko vodivé. V závislosti na jeho atomové koncentraci bóru se dopovaný diamant používá při výrobě v elektronických zařízeních, např. vysokonapěťového Schottkyho zařízení, průhledné vodivé elektrody nebo elektrochemických elektrod. Vlastnosti vyrobených diamantových vrstev jsou určeny standardními a pokročilými domácími metodami charakterizace nebo v rámci národních a mezinárodních kooperací, a zahrnují: skenovací elektronovou mikroskopii, mikroskopii atomárních sil, Ramanovu spektroskopii, fotoluminiscenční spektroskopii, Hallův efekt, transmisní elektronovou mikroskopii, nanoindentaci, sekundární iontová hmotnostní spektroskopie atd. Zejména díky jeho vysoké potenciální aplikaci v elektrochemii a mikroelektronice vědci ve skupině MNB podrobně zkoumají elektrické vlastnosti bórem dopovaného diamantu. Pečlivou kontrolou depozičních podmínek jsou schopní vyrábět elektrochemické elektrody se širokým potenciálovým oknem, nízkou kapacitou a dobrou kinetikou přenosu elektronů. Pomocí technik charakterizace elektrostatického výboje, tj. měření TLP - přenosového vedení pulzního proudu a napětí, studují dosud neprozkoumaný vliv příměsí na ionizační účinek a obecnější elektrické vlastnosti dopovaného diamantu ve vysokém elektrickém poli [MNB06]. Ramanova spektroskopická charakterizační metoda jednoznačně umožňuje identifikaci diamantu z jiného než diamantového uhlíku. Vědci ze skupiny MNB dokázali pečlivou analýzou charakteristických Ramanových spekter diamantu dopovaného borem stanovit koncentraci boru v diamantu pomocí této jednoduché, rychlé a nedestruktivní metody [MNB07].
Popis (vlevo nahoře): Srovnání rychlostí růstu karbidu křemíku a diamantu vs. složení procesního plynu v systému pomocí lineárními anténami indukované mikrovlnní plazmochemické depozice z plynné fáze; (horní střed) Porovnání mechanických vlastností vrstev karbidu křemíku (SiC), nanokrystalického (NCD) a nanokrystalického diamantu dopovaného borem (NCD-B) oproti křemíku; (vpravo nahoře) Snímek kompozitní vrstvy z transmisní elektronové mikroskopie ve světlém poli karbidu křemíku/ diamant; (vlevo dole) Elektrické průrazné napětí v diamantu dopovaném borem pro různé koncentrace akceptoru; (spodní střed) Vliv krystalové orientace na Ramanovo spektrum vysoce borem dopovaných epitaxních vrstev; (vpravo dole) Mapa elektrické vodivosti 6-palcového křemenného substrátu pokrytého diamantem dopovaným bórem.
[MNB06] V. Mortet et al., Conductivity of boron-doped diamond at high electrical field, Diam. Relat. Mater. 98 (2019) 107476 - DOI: 10.1016/j.diamond.2019.107476
[MNB07] V. Mortet et al., Determination of atomic boron concentration in heavily boron-doped diamond by Raman spectroscopy, Diam. Relat. Mater.93 (2019) 54 - DOI: 10.1016/j.diamond.2019.01.028
