Nitruro de boro y nitrógeno asistido por oxígeno para dopantes BN2 poco profundos para diamante de tipo n

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Física del estado sólido
• Investigación de semiconductores

Sus antecedentes:

• La conductividad estable de tipo n en diamante es un desafío de larga data debido a los niveles de dopantes profundos y la compensación de dopantes.
• Los métodos de dopaje convencionales no han logrado un comportamiento confiable de tipo n en diamante.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para lograr una conductividad estable de tipo n en diamante.
• Investigar el potencial de la codopación de nitruro de boro y nitrógeno asistida por oxígeno (BN2) para crear dopantes poco profundos en diamante.

Principales métodos:

• Deposición química de vapor de plasma de microondas (MPCVD) con codopación de nitruro de boro y nitrógeno asistida por oxígeno.
• Cálculos de primeros principios para identificar y caracterizar el complejo dopante BN2.
• Optimización experimental de la ventana de crecimiento para la codopación de BN2.

Principales resultados:

• Identificó el BN2 como un dopante poco profundo y tolerante a la deformación estabilizado por oxígeno, lo que suprime los defectos más profundos.
• Se logró una conducción de electrones reproducible con concentraciones >10^19 cm^-3 y una movilidad de 4.05 cm^2/(V·s).
• Se demostró una unión pn basada en diamante con MoTe2 2H de tipo p que exhibe un comportamiento rectificador.

Conclusiones:

• La codopación de nitruro de boro y nitrógeno asistida por oxígeno es una estrategia viable para realizar diamantes de tipo n.
• La baja energía de activación (~21,1 meV) de los dopantes BN2 facilita el transporte efectivo de tipo n.
• La calidad de la interfaz es fundamental para los futuros dispositivos electrónicos de diamante, allanando el camino para aplicaciones de alto rendimiento.