Вышедшие номера
Высокая подвижность дырок в дельта-легированных бором слоях алмаза: почему она до сих пор не достигнута и как ее можно достичь
Кукушкин В.А.1
1Институт прикладной физики Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Email: vakuk@ipfran.ru
Поступила в редакцию: 19 апреля 2022 г.
В окончательной редакции: 28 сентября 2022 г.
Принята к печати: 25 октября 2022 г.
Выставление онлайн: 12 ноября 2022 г.

Рассчитаны параметры нанометровых delta-легированных бором слоев в алмазе, необходимые для достижения высоких проводимости и подвижности дырок. Концентрация бора в таких слоях должна быть достаточной для фазового перехода изолятор-металл, приводящего к металлическому типу проводимости. Показано, что учет сдвига энергии края валентной зоны из-за присутствия ионизованных атомов бора вызывает значительное углубление потенциальной ямы, образованной delta-легированным слоем для дырок. Это приводит к гораздо более сильному ограничению пространственного распределения последних, чем ожидалось ранее. В итоге предсказано, что значительное увеличение подвижности дырок, вызванное их делокализацией, может быть достигнуто, если толщина металлического delta-легированного слоя порядка и меньше 0.5 нм и степень компенсации не превышает 42%. Ключевые слова: delta-легированные слои, наноструктуры, осажденные из газовой фазы алмазные пленки, подвижность дырок, фазовый переход изолятор-металл.
  1. H. Shiomi, Y. Nishibayashi, N. Toda, S. Shikata. IEEE Electron Dev. Lett., 16 (1), 36 (1995)
  2. A. Vescan, P. Gluche, W. Ebert, E. Kohn. IEEE Electron Dev. Lett., 18 (5), 222 (1997)
  3. A. Fiori, T.N. Tran Thi, G. Chicot, F. Jomard, F. Omne's, E. Gheeraert, E. Bustarret. Diamond Relat. Mater., 24, 175 (2012)
  4. P.N. Volpe, N. Tranchant, J.C. Arnault, S. Saada, F. Jomard, P. Bergonzo. Phys. Status Solidi RRL, 6 (2), 59 (2012)
  5. G. Chicot, T. Tran Thi, A. Fiori, F. Jomard, E. Gheeraert, E. Bustarret, J. Pernot. Appl. Phys. Lett., 101, 162101 (2012)
  6. R. Edgington, S. Sato, Y. Ishiyama, R. Morris, R.B. Jackman, H. Kawarada. J. Appl. Phys., 111, 033710 (2012)
  7. D. Araujo, M. P Alegre, J.C. Pinero, A. Fiori, E. Bustarret, F. Jomard. Appl. Phys. Lett., 103 (4), 042104 (2013)
  8. A. Fiori, F. Jomard, T. Teraji, S. Koizumi, J. Isoya, E. Gheeraert, E. Bustarret. Appl. Phys. Express, 6, 045801 (2013)
  9. A. Fiori, F. Jomard, T. Teraji, G. Chicot, E. Bustarret. Thin Sol. Films, 557, 222 (2014)
  10. J.E. Butler, A. Vikharev, A. Gorbachev, M. Lobaev, A. Muchnikov, D. Radischev, V. Isaev, V. Chernov, S. Bogdanov, M. Drozdov, E. Demidov, E. Surovegina, V. Shashkin, A. Davidov, H. Tan, L. Meshi, A.C. Pakpour-Tabrizi, M.-L. Hicks, R.B. Jackman. Phys. Status Solidi RRL, 11 (1), 1600329 (2017)
  11. A. Aleksov, A. Vescan, M. Kunze, P. Gluche, W. Ebert, E. Kohn, A. Bergmaier, G. Dollinger. Diamond Relat. Mater., 8 (1-5), 941, (1999)
  12. H. El-Hajj, A. Denisenko, A. Kaiser, R.S. Balmer, E. Kohn. Diamond Relat. Mater., 17 (7-10), 1259 (2008)
  13. E.F. Schubert. Doping in III-V Semiconductors (Cambridge, UK, Cambridge University Press, 1993) chap. 11
  14. G. Chicot, A. Fiori, P.N. Volpe, T.N. Tran Thi, J.C. Gerbedoen, J. Bousquet, M.P. Alegre, J.C. Pinero, D. Araujo, F. Jomard, A. Soltani, J.C. De Jaeger, J. Morse, J. Hartwig, N. Tranchant, C. Mer-Calfati, J.C. Arnault, J. Delahaye, T. Grenet, D. Eon, F. Omnes, J. Pernot, E. Bustarret. J. Appl. Phys., 116 (8), 083702 (2014)
  15. N.F. Mott. Metal--Insulator Transitions (London-N.Y., Taylor \& Francis, 1990)
  16. J.-P. Lagrange, A. Deneuville, E. Gheeraert. Carbon, 37 (5), 807 (1999)
  17. T.H. Borst, O. Weis. Phys. Status Solidi A, 154 (1), 423 (1996).
  18. T. Klein, P. Achatz, J. Kacmarcik, C. Marcenat, F. Gustafsson, J. Marcus, E. Bustarret, J. Pernot, F. Omnes, B.E. Sernelius, C. Persson, A. Ferreira da Silva, C. Cytermann. Phys. Rev. B, 75, 165313 (2007)
  19. J. Bousquet, T. Klein, M. Solana, L. Saminadayar, C. Marcenat, E. Bustarret. Phys. Rev. B, 95, 161301 (2017)
  20. O. Madelung. Semiconductors: Data Handbook (Berlin, Germany, Springer, 2004)
  21. Y. Anda, T. Ariki, T. Kobayashi. Jpn. J. Appl. Phys., 34 (pt 1, no. 8A), 3987 (1995)
  22. S.J. Rashid, A. Tajani, D.J. Twitchen, L. Coulbeck, F. Udrea, T. Butler, N.L. Rupesinghe, M. Brezeanu, J. Isberg, A. Garraway, M. Dixon, R.S. Balmer, D. Chamund, P. Taylor, G.A.J. Amaratunga. IEEE Trans. Electron Dev., 55 (10), 2744 (2008)
  23. J. Scharpf, A. Denisenko, C.I. Pakes, S. Rubanov, A. Bergmaier, G. Dollinger, C. Pietzka, E. Kohn. Phys. Status Solidi A, 210 (10), 2028 (2013)
  24. R.S. Balmer, I. Friel, S. Hepplestone, J. Isberg, M.J. Uren, M.L. Markham, N.L. Palmer, J. Pilkington, P. Huggett, S. Majdi, R. Lang. J. Appl. Phys., 113, 033702 (2013)
  25. A. Fiori, J. Pernot, E. Gheeraert, E. Bustarret. Phys. Status Solidi A, 207 (9), 2084 (2010)
  26. G.L. Pearson, J. Bardeen. Phys. Rev., 75, 865 (1949)
  27. W. Gajewski, P. Achatz, O.A. Williams, K. Haenen, E. Bustarret, M. Stutzmann, J.A. Garrido. Phys. Rev. B, 79, 045206 (2009)
  28. T.F. Lee, T.C. McGill. J. Appl. Phys., 46 (1), 373 (1975)
  29. C. Mer-Calfati, N. Tranchant, P.N. Volpe, F. Jomard, S. Weber, P. Bergonzo, J.C. Arnault. Mater. Lett., 115, 283 (2014)
  30. V.A. Kukushkin. Phys. Status Solidi B, 257 (9), 1900748 (2020)
  31. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела (М., Мир, 1979) т. 1, гл. 17. [Пер. с англ.: N.W. Ashcroft, N.D. Mermin. Solid State Physics (N.Y., Holt, Rinehart and Winston, 1976) chap. 17]
  32. https://www3.nd.edu/ gsnider/
  33. J. Pernot, P.N. Volpe, F. Omnes, P. Muret, V. Mortet, K. Haenen, T. Teraji. Phys. Rev. B, 81, 205203 (2010)
  34. V.V. Brazhkin, E.A. Ekimov, A.G. Lyapin, S.V. Popova, A.V. Rakhmanina, S.M. Stishov, V.M. Lebedev, Y. Katayama, K. Kato. Phys. Rev. B, 74, 140502(R) (2006)
  35. H. El-Hajj, A. Denisenko, A. Bergmaier, G. Dollinger, M. Kubovic, E. Kohn. Diamond Relat. Mater., 17 (4-5), 409 (2008)
  36. В.А. Кукушкин. ФТП, 53 (10), 1437 (2019). [V.A. Kukushkin. Semiconductors, 53 (10), 1398 (2019)]
  37. K. Zeeger. Physics of Semiconductors (N.Y., Springer, 1973)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.