一种原子级掺杂金刚石及其合成方法技术

本发明专利技术提供了一种原子级掺杂金刚石及其合成方法，本发明专利技术方法工艺简单，在不使用金属触媒、不使用另外的含有掺杂元素的化合物做掺杂剂的状况下，以本身含有掺杂元素的单一组分有机物为前驱体，使用加热加压手段在不是特别苛刻的条件下合成得到原子级掺杂金刚石，有效解决了掺杂剂同碳源机械混合不可能十分均匀的问题、碳源同掺杂剂混合过程中不可控的引入外来杂质污染的问题、掺杂剂本身给金刚石生长过程带来不可控影响的问题和掺杂元素同碳源混合比例不可能控制得十分精确的问题，实现了以原位含有杂质元素的单一组分有机物为前驱体合成原子级掺杂金刚石的目标。本发明专利技术掺杂金刚石产品多具有不规则的晶貌，并且许多晶粒以孪晶的形式存在。

A kind of atomic grade doped diamond and its synthesis method

The invention provides an atomic level doped diamond and a method for its synthesis. The invention is simple in process. In the condition of not using a metal catalyst and using a compound containing doped elements as a dopant, a single component organic substance containing the doped element is used as a precursor, and the method of heating and pressing is not used. It is an extremely harsh condition to synthesize the atom grade doped diamond, which can effectively solve the problem that the mixing of the doping agent and the carbon source can not be very uniform, the uncontrollable introduction of foreign impurity in the mixing process of the carbon source and the doping agent, and the uncontrollable influence of the dopant itself on the growth process of the diamond. The mixture ratio of doped elements to carbon source is not possible to be controlled very accurately, and the target of synthesizing atomic grade diamond with a single component of organic matter in situ containing impurity elements as precursor is realized. The diamond doped product has irregular crystal appearance, and many grains exist in the form of twins.

【技术实现步骤摘要】
一种原子级掺杂金刚石及其合成方法
本专利技术涉及掺杂金刚石合成
，具体而言，涉及一种原子级掺杂金刚石及其合成方法。
技术介绍
金刚石具有极高的硬度、极其稳定的化学性质和极高的导热性能，同时也是一种非常独特的宽禁带半导体材料。近年来，其作为半导体光电材料开始受到人们的热切关注。完美结晶的高纯金刚石具有非常大的能带间隙(高达5.48eV)，这使其具有非常好的绝缘性能，同时使其对于可见光而言近乎完全透明(天然金刚石晶格中往往存在各种各样的缺陷，因而能够表现出鲜艳的色彩)。在金刚石晶格中掺入杂质元素，可以在其能带间隙中引入杂质能级，从而调节其作为半导体的性能，使之能够进一步满足作为半导体功能材料的实际需要。例如，通过掺入硼元素，可以显著的改善金刚石的导电性，使金刚石成为性能优异的P型半导体；通过掺入硅、磷、硫等元素可以使金刚石成为N型半导体(目前，还无法获得具有良好的导电性的N型掺杂金刚石，因此这种半导体还无法投入到实际应用中)。金刚石半导体性能可以通过掺杂来显著改善，这使之在高性能半导体器件制备方面具有非常巨大的应用潜力。另外，进入到金刚石中的杂质元素还会在其晶格中形成各种各样的色心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，包括：以含有掺杂元素的单一组分有机物作为前驱体，合成原子级掺杂金刚石。

【技术特征摘要】
1.一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，包括：以含有掺杂元素的单一组分有机物作为前驱体，合成原子级掺杂金刚石。2.根据权利要求1所述的一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，包括：对含有掺杂元素的前驱体进行加热加压处理，得到原子级掺杂金刚石产品。3.根据权利要求2所述的一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，在加热加压处理之前，对含有掺杂元素的前驱体进行预压。4.根据权利要求3所述的一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，所述预压包括对含有掺杂元素的前驱体施压至发生弹性形变恢复现象。5.根据权利要求1-4任一所述的一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，所述前驱体选自多环芳烃或芳香性杂环化合物中的一种；可选地，所述前驱体选自氮蒽或菲啰啉。6.根据权利要求1-4任一所述的一种合成原子级掺杂金刚石的方法，其特征在于，所述掺杂元素包括金属元素和非金属元素中的一种或多种；可选地，所述掺杂元素包括氮、硅、锗、磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：单崇新，李振，臧金浩，娄庆，董林，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41