退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响

作     者：顾珊珊 胡晓君 黄凯 

作者机构：浙江工业大学化学工程与材料学院杭州310014 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2013年第62卷第11期

页      面：502-511页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:50972129 50602039) 浙江省钱江人才计划(批准号:2010R10026)资助的课题~~ 

主　　题：硼掺杂纳米金刚石薄膜 退火 微结构 电学性能 

摘      要：采用热丝化学气相沉积法制备硼掺杂纳米金刚石(BDND)薄膜,并对薄膜进行真空退火处理,系统研究退火温度对BDND薄膜微结构和电学性能的影响.Hall效应测试结果表明掺B浓度为5000ppm(NHB)的样品的电阻率较掺B浓度为500ppm(NLB)的样品低,载流子浓度高,Hall迁移率下降.1000℃退火后,NLB和NHB样品的迁移率分别为53.3和39.3cm2·V-1·s-1,薄膜的迁移率较未退火样品提高,电阻率降低.高分辨透射电镜、紫外和可见光拉曼光谱测试结果表明,NLB样品的金刚石相含量较NHB样品高,高的硼掺杂浓度使薄膜中的金刚石晶粒产生较大的晶格畸变.经1000C退火后,NLB和NHB薄膜中纳米金刚石相含量较未退火时增大,说明薄膜中部分非晶碳转变为金刚石相,为晶界上B扩散到纳米金刚石晶粒中提供了机会,使得纳米金刚石晶粒中B浓度提高,增强纳米金刚石晶粒的导电能力,提高薄膜电学性能.1000℃退火能够恢复纳米金刚石晶粒的晶格完整性,减小由掺杂引起的内应力,从而提高薄膜的电学性能.可见光Raman光谱测试结果表明,1000℃退火后,Raman谱图中反式聚乙炔(TPA)的1140cm-1峰消失,此时薄膜电学性能较好,说明TPA减少有利于提高薄膜的电学性能.退火后金刚石相含量的增大、金刚石晶粒的完整性提高及TPA含量的大量减少有利于提高薄膜的电学性能.