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金剛石材料在寬禁帶半導體方面的研究與應用

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金剛石材料在寬禁帶半導體方面的研究與應用
福建金剛石材料作為一種寬禁帶半導體，在光電子學中的應用前景定是引人注目的。但是由于n型金剛石半導體摻雜存在著一些困難，使制備同質結的困難增大，目前領先的依然是麻省理工學院有關于金剛石薄膜p-n結的研究，2001年麻省理工學院的Koizumi等頭次制備了金剛石薄膜p-n結，在金剛石單晶的(111)面上以同質外延生長的方法制備了兩層金剛石薄膜，p型半導體使用B元素摻雜福建金剛石材料薄膜而成，n型半導體則以P元素摻雜制備，然后他們對這個裝置進行了改進，在施加20V偏壓電路的情況下，裝置會激發出紫外光，并且指出，該裝置可以在高溫下運作。
金剛石表面經過氫等離子體濺射處理后,形成氫終端表面。1989年，Landstrass首先報道了氫終端表面表現出p型導電性,隨后,其他人證實了這一發現。1997年，Hayashi等發現氫表面化處理含B金剛石薄膜后,其表面電學性能也表現出了與未摻雜金剛石相同的變化規律。氫終端金剛石材料作為場發射晶體管的研究已經有超過10年的歷史了，麻省理工學院的研究小組首先對金剛石的發射表面進行了分析，發現在B摻雜和N摻雜后的費米能級附近的電子發射特性;接著他們制備了用作場發射陰極的金剛石材料,考察了金屬-金剛石之間接觸電流，提出了金剛石在真空中的電子釋放機理。
電子流密度的考察一般用飛行時間質譜(TOF)來檢測,利用TOF進行了TOFs電子飛行時間的分析也是可行的。但是要注意，由于測量條件的限制，比較TOFs的數值存在著一定的困難，因為離子在離開離子源的時候初始能量不同，會影響具有相同質荷比的離子達到檢測器的時間有一定分布，造成分辨能力下降。當然，在同一小組內發表的報告里比較TOFs的數值還是有一定的意義的。
采用離子濺射等方法制備的金剛石點陣也展現出良好的場發射特性，在福建金剛石材料單晶或是單晶Si片上制備納米金剛石金字塔形的點陣具有更好的發射率。
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