Вышедшие номера
Электрические свойства сильно легированных азотом синтетических монокристаллов алмаза, выращенных при высоком давлении и температуре
РНФ, 24-22-00385
Буга С.Г. 1,2, Куприянов И.Н. 3, Борздов Ю.М. 3, Кузнецов М.С. 1, Лупарев Н.В. 1, Носухин С.А. 1, Кульницкий Б.А. 1,2, Приходько Д.Д. 1,2, Пальянов Ю.Н. 3
1Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов, Москва, Троицк, Россия
2Московский физико-технический институт, Долгопрудный, Московская обл., Россия
3Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия
Email: buga@tisnum.ru, spectra@igm.nsc.ru, borzdov60@mail.ru, mikuz@yandex.ru, dedsan@yandex.ru, boris@tisnum.ru, dmitrii.prikhodko@phystech.edu, palyanov@igm.nsc.ru
Поступила в редакцию: 8 сентября 2024 г.
В окончательной редакции: 6 октября 2024 г.
Принята к печати: 29 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 28 ноября 2024 г.

Методом температурного градиента при высоком давлении и температуре (TG-HPHT) выращены три монокристалла алмаза из ростовых сред Co-Fe-C-N и Ni-Fe-C-N с концентрацией атомов замещения азота (C-центров) в диапазоне (0.7-1.35)· 1020 см-3. Из двух из них изготовлены образцы для исследования электрических свойств методом эффекта Холла в геометрии Ван дер Пау. Исследованы зависимости удельного сопротивления и коэффициента Холла от температуры, посредством чего рассчитаны температурные зависимости концентрации свободных электронов и их холловской подвижности. Для образца с концентрацией C-центров ~ 1020 см-3 исследована температурная зависимость электропроводимости. При T>650 K наблюдаются линейные участки зависимостей ln(σ) от обратной температуры 1/T, на основании которых определены энергии активации проводимости 1.5-1.64 эВ, более высокие, чем у исследованных ранее образцов с меньшей концентрацией азота, выращенных таким же методом. В образцах c концентрацией C-центров 0.7·1020 и 1.35· 1020 см-3 зависимости ln(n) от 1/T линейны во всем исследованном температурном диапазоне, на их основании рассчитаны значения энергии ионизации доноров 1.32, 1.53 эВ и коэффициенты компенсации, равные k=25 и 45%, что значительно превышает величины для алмазов с меньшей концентрацией азота, исследованных ранее. Сделано предположение, что акцепторами являются атомы железа, комплексы атомов железа и азота в позиции замещения, комплексы атомов железа с вакансиями, как предсказано теоретически, а также аналогичные примесные центры на основе атомов никеля и кобальта. Ключевые слова: полупроводниковый алмаз n-типа, легирование азотом, электрическое сопротивление, холловская подвижность свободных электронов, энергия ионизации доноров, энергия активации проводимости.