一种基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法及外延结构技术

本发明专利技术公开了一种基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法及外延结构。通过MBE法在衬底层上依次外延出渐变缓冲层、驰豫层，最后在弛豫层上外延出应变金刚石层，并通过MBE法进行掺杂。MBE应变金刚石在生长和掺杂过程中，能够较为精确的对渐变缓冲层和驰豫层中的材料进行组分控制，获得原子级平滑的表面，使得驰豫层材料晶格常数大于金刚石材料晶格常数，使得金刚石处于拉应变状态，进而提高金刚石的掺杂效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法及外延结构


[0001]本专利技术属于金刚石半导体
，涉及一种金刚石掺杂技术，具体涉及一种基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法及外延结构。

技术介绍

[0002]金刚石也称“钻石”，存在于自然界中，并在4000年前就已出现了人类社会里，因其美丽及坚硬的外表成为了财富和尊贵的象征。现代金刚石时代起源于1866年在南非发现了特大金刚石矿，后来以英国戴比尔斯为首的公司将金刚石高档首饰推销至全球消费者。然而，金刚石因其高硬度、宽禁带、高热导率以及高电子迁移率等独特的内在物理性能，适用于各种电子器件中基本材料。但天然金刚石的价格昂贵，因此，其在科学界和工业界鲜有发展，直到1955年，美国通用电气公司第一次通过高温高压法实现了人工合成金刚石，使得人工合成金刚石技术开始迅速发展，价格也逐步的降低；相应的，成本降低后的人工金刚石在宽禁带半导体、紫外光电器件、电子发射器件、传感器等领域的应用也得到了快速推进。通过掺杂氮或硼等元素，金刚石分别可拥有n型半导体和p型半导体的性能。作为第三代半导体，金刚石也被称为终极半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：衬底层准备工作：将衬底层固定在MBE样品架上，并加热衬底层；步骤2、MBE生长X
a
C1‑
a
渐变缓冲层：从束源炉中产生出包含X原子束、碳原子束的外延原子束，喷射到衬底层上，生长X
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C1‑
a
渐变缓冲层；步骤3、MBE生长X
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C1‑
b
驰豫层：从束源炉中产生出包含X原子束、碳原子束的外延原子束，喷射到X
a
C1‑
a
渐变缓冲层上生长X
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C1‑
b
驰豫层；步骤4：MBE生长并掺杂应变金刚石薄膜层：从束源炉中产生出包含掺杂原束子、碳原子束的外延原子束，喷射到X
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C1‑
b
驰豫层，一边生长金刚石，一边掺杂金刚石，形成MBE应变掺杂金刚石薄膜层；其中，X元素为晶格常数调节元素，C为碳元素，a为X
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C1‑
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中X元素的占比，b为X
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C1‑
b
中X元素的占比；通过调节X比例使得X
b
C1‑
b
驰豫层的晶格常数大于MBE应变掺杂金刚石薄膜层的晶格常数。2.根据权利要求1所述基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法，其特征在于：所述X
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C1‑
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渐变缓冲层、X
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C1‑
b
驰豫层、MBE应变掺杂金刚石薄膜层在外延生长时处于真空环境中，真空腔体压强为10
‑3至10
‑
13
Pa。3.根据权利要求1所述基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法，其特征在于：所述衬底层的材料为硅单晶材料、金刚石单晶材料及碳化硅单晶材料中任意的一种。4.根据权利要求1所述基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法，其特征在于：所述X元素为锗或硅。5.根据权利要求1所述基于MBE法的应变金刚石生长掺杂方法，其特征在于：通过调节X元素比例，使得所述X

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，沈威，吴改，梁康，郭宇铮，汪启军，王诗兆，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：