第259章 p型、n型、共掺杂

陈舟先把沈靖整理好的10组实验数据进行了汇总，然后便开始参照薄膜制备工艺的研究方法。

先通过大量的文献资料，把所有的问题摆出来，寻找解决的思路。

再结合四十三所的这10组实验数据，通过错题集进行试错。

而沈靖，则被陈舟安排了和张一凡一样的任务。

那就是，他需要和方结明一起，构建掺杂实验的分析模型。

“p型掺杂的硼源的选择是B（CH3）3，这点应该没有问题。”

“因为B（CH3）3作为硼源，有利于硼原子掺入金刚石晶格中的替代位置，可以提高硼的掺入效率……”

“……不同金刚石衬底晶面对制备的硼掺杂金刚石载流子迁移率的影响……”

“……从实验数据和文献资料来看，分别在（100）、（110）、（111）面单晶金刚石衬底上制备硼掺杂金刚石层时……”

“……（111）和（110）面金刚石衬底的晶格缺陷捕获了大量硼原子，降低了硼原子的掺入效率，并且存在较强的杂质散射，使迁移率低于（100）面金刚石衬底……”

“所以……”

陈舟脑海中的思路十分清晰。

所有关于p型掺杂金刚石的内容，在他的脑海中不断的被过滤和筛选。

他在把思路转变为明确的方向。

同时，陈舟手中的笔也在草稿纸上不断的书写着。

在外人看来，他写在草稿纸上的内容，可能并没有什么规律。

但是在陈舟眼里，他正在一步步接近自己的目标。

上午11点。

彭飞来到了这间小办公室。

他脸色兴奋的神色还没完全褪去，整个人的精神状态仍旧异常亢奋。

陈舟看到他的样子，都有些担心，这人会不会突然……倒了？

不过陈舟还没说话，彭飞已经先说道：“你交给我的任务，全部搞定了！所有资料，我已经通过内网发到你面前的电脑上了！”

陈舟把电脑上的页面最小化，在电脑里查找了一下，就看到了彭飞整理的资料。

陈舟抬头跟彭飞表示：“我看到了。”

彭飞这时走到陈舟身边，就这么看着陈舟，也不说话。

陈舟奇怪的抬头看了看他：“怎么了？”

彭飞这才说道：“还有什么需要帮忙的吗？”

看到彭飞眼里闪烁着的神采，陈舟不由得笑了笑，这家伙帮忙还能上瘾的？

轻轻摇了摇头，陈舟说道：“暂时没有了。”

听到陈舟的话，彭飞有一瞬间的失落。

注意到彭飞的表情变化，陈舟想了想，又补充道：“我建议你先去休息，后面还会有不少事情。”

闻言，彭飞立即看向陈舟，赶紧说道：“没问题！我吃完饭就去睡觉！”

中午，陈舟和沈靖也是在四十三所的食堂简单吃了午饭。

吃饭时，沈靖还忍不住打趣了一句：“陈舟，那个彭工快成你迷弟了……”

陈舟对此倒是没多说什么。

迷弟不迷弟的无所谓，主要是有帮手的感觉，真好呀~

午饭过后，短暂的休息了十分钟，陈舟便再次坐在了电脑前。

p型掺杂的问题，相对简单，他的方向已经摸准了。

想了想，陈舟看向沈靖问道：“学长，你们构建的分析模型怎么样了？”

沈靖回头说道：“还差一点。因为你要求的模型要具有针对性，所以p型掺杂、n型掺杂、共掺杂的模型，我们充分考虑了实验的各方面因素来构建的。不过，也快了。”

“好。”陈舟应了一声，不再说话。

既然沈靖和方结明那边已经跟上的话，那下午就先从p型掺杂的试错开始吧。

把n型掺杂和共掺杂的问题，暂时搁置一下。

错题集上，关于p型掺杂实验理论研究的内容，已经经历过一波抛物线的走向。

上午，在陈舟刚开始入手研究p型掺杂问题时，错题集上是刷刷刷的堪比印刷机一般。

就把陈舟看过的内容全部印了上去，直至到达一个波峰。

后来，随着陈舟对问题研究的深入，错题集上记录的内容开始发生了改变。

有些旧内容被新内容覆盖，有些内容则是完全消失。

旧内容被新内容覆盖，则意味着研究方向的清晰。

而消失的内容，则代表着陈舟已经解决了相应的问题。

现在，错题集上即将再次上演一波抛物线走向。

“金刚石衬底的晶面选择……”

“反应压力、温度……”

“硼源的掺杂浓度……”

结合四十三所已经完成的10组实验数据，陈舟开始p型掺杂实验的试错。

一个小时后，陈舟拿出一张新的草稿纸，在草稿纸上写下一系列的实验参数。

然后起身走到沈靖身旁，把草稿纸甩给了沈靖。

沈靖拿到草稿纸后，微微一愣，旋即开始和方结明沟通，进行模型分析。

陈舟则再次回到座位坐好。

接下来，该轮到n型掺杂和共掺杂的问题了。

n型掺杂和共掺杂的问题，相比于p型掺杂，则要难上许多。

“第一次实现金刚石n型掺杂是在（111）面金刚石衬底上进行的，而且样品在很宽的温度范围内都表现了n型半导体传到特性……”

“在温度500K时，霍尔迁移率在23cm??/（V·s）……”

“但是，相对于（111）面单晶金刚石衬底表面抛光难、缺陷多、尺寸小来说，（100）面取向衬底表面具有原子级的平整程度，缺陷小，外延膜质量也优于（111）面衬底金刚石……”

“可这也并不是绝对的，而且晶面的问题，也不是最为关键的因素……”

想到这，陈舟手中的笔停了下来，习惯性的在草稿纸上点着点。

这是陈舟思路受阻时的表现。

“再梳理一遍文献资料……”

这样想着的陈舟，放下了手中的笔，将目光再次移向电脑屏幕。

手中鼠标的滚轮不断滑动，屏幕上的内容也在不断变化。

但陈舟的眼睛却一眨都不眨。

这些内容，他已经过了一遍了。

现在再看，只是寻找自己有没有漏掉的地方。

好给自己受阻的思路，打开一个缺口。

“磷的掺杂浓度？”

“电子散射机制？”

“不是这部分的内容……”

“……1.7eV？”

“怎么把这个数据忘了！”

看到这个内容时，陈舟的双眼瞬间明亮起来。

n型掺杂，或者说磷掺杂金刚石，之所以难。

是因为磷原子比碳原子大，很难嵌入金刚石晶格。

当磷原子进入金刚石晶格内，会引起晶格扭曲，影响金刚石中的构型、键型和电荷分布。

磷掺杂金刚石中存在大量空位，也会与磷原子形成结合力很强的磷—空位缺陷。

这种缺陷的能级位于金刚石导带底约1.7eV的位置上，可以补偿施主，阻碍磷原子的电离。

进而导致难以获得高质量的磷掺杂金刚石薄膜。

虽然磷的能级位于导带底以下0.58eV，但是这种缺陷却还是存在。

“缺陷的填补……”

陈舟手中的动作加快，鼠标的滚轮不断滑动。

屏幕上的内容被陈舟拉到了共掺杂的部分。

【氮原子处于金刚石晶格中的替代位置，会形成激发能量为1.7eV的深施主能级，在室温下不导电……】

【理论上，磷可以作为浅施主杂质，但磷原子的半径大于碳原子半径，很难掺入金刚石晶格中……】

【理论表明，磷—氮共掺的方法，也许是克服宽禁带和超宽禁带半导体自身补偿的一种有效方法……】

【……】

看到这，陈舟手中的速度不自觉的慢了下来。

如果氮原子能够填补缺陷，磷原子的掺杂就有了空间……

本来是准备先解决n型掺杂问题的，结果这一思考，问题就跳跃到了共掺杂？

因为四十三所的n型掺杂实验，采用的是磷掺杂。

所以在共掺杂中，他们研究的便是磷—氮共掺的方法。

这也使得陈舟就这样把两者联系在了一起。

陈舟不由得在心中笑了笑，但也随即便决定将n型掺杂和共掺杂的问题放在一块解决。

在共掺杂实验中，最早被作为磷源的是PH3，被作为氮源的是N2。

但是，采用这两种气体进行实验时，得到的结果却并不理想。

制备出来的掺杂金刚石膜的

电阻率很高。

随后的实验中，磷源和氮源的选择被不断变更。

像是NH4H2P04这种包含磷元素和氮元素的单一掺杂源，也被应用到了研究上。

但得到的金刚石膜的电阻率依然很高。

陈舟又看了一眼四十三所的实验数据，随即开始在草稿纸上整理可以作为氮源和磷源的物质。

在陈舟沉浸在研究中时，房间外的天色已经渐渐暗了下来。

“陈舟。”

被沈靖的声音喊醒，陈舟疑惑的抬起头看着沈靖。

沈靖指了指电脑：“数据分析完成了。”

“噢。”陈舟应了一声，起身走到沈靖旁边看了一眼。

分析的结果和他的预料基本上没有多大差别。

“发给我，我做最后的处理。”

沈靖点点头：“好。”

陈舟转身就准备走回座位，这时沈靖拽住了他，指了指电脑屏幕的右下角。

陈舟看了一眼，这才惊觉居然已经六点半了。

想了想，陈舟并不打算在四十三所加班，还是回酒店舒服些。

于是，两个人把资料整理好，跟彭飞那边说了一声，便离开了四十三所。

陈舟本来还奇怪彭飞居然一下午没过来找他，打电话时才明白过来。

彭飞这会正忙着金刚石薄膜成品的收集呢。

采用改进工艺制备的金刚石薄膜已经完成。

听彭飞的意思，陈舟估计他今晚又会熬夜加班。

而且还不知他一个人……

在外面简单的吃了晚饭，陈舟和沈靖就回到了酒店。

沈靖本打算像先前一样跟到陈舟房间的，结果被陈舟拦了下来。

“晚上好好休息，明天有你忙的。”丢下这么一句话，陈舟就关门进了房间。

门外，沈靖看着被关上的房门，嘀咕道：“这该不会是闭关吧？”

房间里，陈舟迅速打开电脑，掏出草稿纸和错题集。

“就在今晚了……”

只扫了一眼，下午的思路便接续上了。

陈舟再次沉浸于n型掺杂和共掺杂的问题研究中。

原本特意准备的一沓崭新的A4草稿纸，随着时间的推移，渐渐变薄。

而他一直所心疼的笔芯，也在以一种超乎常理的速度，不断流逝在草稿纸上。

错题集上的内容，也在不断的增减着。

“不管氮源和磷源的采用的是什么，目的就只有一个……”

“不管装置内的系统是什么样的，它都始终只为了制备出掺杂的金刚石薄膜……”

陈舟的思路变得清晰起来，方向也逐渐明确。

在四十三所的共掺杂实验中，装置内并没有采用多余的系统作为辅助。

但其实，如果有其它系统辅助的话，可能结果会更好也说不定。

这是国外的一篇文献给陈舟的启发。

把写满的草稿纸拿到一边，换上一张新的草稿纸，再把笔芯换上满水的。

陈舟在草稿纸上写到：

【在NiMnCo—C系统中，采用P2N5、羰基离子粉末和磷粉末在高温高压下混合，提供氮源和磷源，以此方法掺杂金刚石……】

写完这句话，陈舟突然笑了出来。

“这么简单的道理，为什么我还想了这么久？”

相比单纯的氮掺杂金刚石，sp3-CH3形式的H原子更容易掺入磷—氮共掺的金刚石晶格中，提高共掺杂金刚石的质量。

因为在磷—氮共掺系统中，磷原子掺入后产生许多缺陷，形成了碳原子悬挂键，有助于氢原子掺入金刚石晶格。

而氢原子可以刻蚀sp2相，有利于高质量金刚石薄膜的沉积。

“系统和氮源、磷源确定后，那共掺杂实验剩下的问题，就好解决了……”

陈舟说着，把放在一旁的几张草稿纸拿了过来。

这是在研究氮源和磷源时，针对不同情况，陈舟所做的参数研究。

这会，正好拿来验证。

一般的衬底温度、掺杂浓度、工作压力等等等等，通过错题集的试错，很快就能得到一个大致区间。

再经过分析模型的验证，再回转到错题集进一步试错。

那就成了！

把共掺杂的问题一解决，那n型掺杂的问题，也就是铺在纸面上的答案了。