第259章 p型、n型、共摻雜

學霸從改變開始 第259章 p型、n型、共摻雜

陳舟先把沈靖整理好的10組實驗數據進行了匯總，然后便開始參照薄膜制備工藝的研究方法。

先通過大量的文獻資料，把所有的問題擺出來，尋找解決的思路。

再結合四十三所的這10組實驗數據，通過錯題集進行試錯。

而沈靖，則被陳舟安排了和張一凡一樣的任務。

那就是，他需要和方結明一起，構建摻雜實驗的分析模型。

“p型摻雜的硼源的選擇是B（CH3）3，這點應該沒有問題。”

“因為B（CH3）3作為硼源，有利于硼原子摻入金剛石晶格中的替代位置，可以提高硼的摻入效率……”

“……不同金剛石襯底晶面對制備的硼摻雜金剛石載流子遷移率的影響……”

“……從實驗數據和文獻資料來看，分別在（100）、（110）、（111）面單晶金剛石襯底上制備硼摻雜金剛石層時……”

“……（111）和（110）面金剛石襯底的晶格缺陷捕獲了大量硼原子，降低了硼原子的摻入效率，并且存在較強的雜質散射，使遷移率低于（100）面金剛石襯底……”

“所以……”

陳舟腦海中的思路十分清晰。

所有關于p型摻雜金剛石的內容，在他的腦海中不斷的被過濾和篩選。

他在把思路轉變為明確的方向。

同時，陳舟手中的筆也在草稿紙上不斷的書寫著。

在外人看來，他寫在草稿紙上的內容，可能并沒有什么規律。

但是在陳舟眼里，他正在一步步接近自己的目標。

上午11點。

彭飛來到了這間小辦公室。

他臉色興奮的神色還沒完全褪去，整個人的精神狀態仍舊異常亢奮。

陳舟看到他的樣子，都有些擔心，這人會不會突然……倒了？

不過陳舟還沒說話，彭飛已經先說道：“你交給我的任務，全部搞定了！所有資料，我已經通過內網發到你面前的電腦上了！”

陳舟把電腦上的頁面最小化，在電腦里查找了一下，就看到了彭飛整理的資料。

陳舟抬頭跟彭飛表示：“我看到了。”

彭飛這時走到陳舟身邊，就這么看著陳舟，也不說話。

陳舟奇怪的抬頭看了看他：“怎么了？”

彭飛這才說道：“還有什么需要幫忙的嗎？”

看到彭飛眼里閃爍著的神采，陳舟不由得笑了笑，這家伙幫忙還能上癮的？

輕輕搖了搖頭，陳舟說道：“暫時沒有了。”

聽到陳舟的話，彭飛有一瞬間的失落。

注意到彭飛的表情變化，陳舟想了想，又補充道：“我建議你先去休息，后面還會有不少事情。”

聞言，彭飛立即看向陳舟，趕緊說道：“沒問題！我吃完飯就去睡覺！”

中午，陳舟和沈靖也是在四十三所的食堂簡單吃了午飯。

吃飯時，沈靖還忍不住打趣了一句：“陳舟，那個彭工快成你迷弟了……”

陳舟對此倒是沒多說什么。

迷弟不迷弟的無所謂，主要是有幫手的感覺，真好呀

午飯過后，短暫的休息了十分鐘，陳舟便再次坐在了電腦前。

p型摻雜的問題，相對簡單，他的方向已經摸準了。

想了想，陳舟看向沈靖問道：“學長，你們構建的分析模型怎么樣了？”

沈靖回頭說道：“還差一點。因為你要求的模型要具有針對性，所以p型摻雜、n型摻雜、共摻雜的模型，我們充分考慮了實驗的各方面因素來構建的。不過，也快了。”

“好。”陳舟應了一聲，不再說話。

既然沈靖和方結明那邊已經跟上的話，那下午就先從p型摻雜的試錯開始吧。

把n型摻雜和共摻雜的問題，暫時擱置一下。

錯題集上，關于p型摻雜實驗理論研究的內容，已經經歷過一波拋物線的走向。

上午，在陳舟剛開始入手研究p型摻雜問題時，錯題集上是刷刷刷的堪比印刷機一般。

就把陳舟看過的內容全部印了上去，直至到達一個波峰。

后來，隨著陳舟對問題研究的深入，錯題集上記錄的內容開始發生了改變。

有些舊內容被新內容覆蓋，有些內容則是完全消失。

舊內容被新內容覆蓋，則意味著研究方向的清晰。

而消失的內容，則代表著陳舟已經解決了相應的問題。

現在，錯題集上即將再次上演一波拋物線走向。

“金剛石襯底的晶面選擇……”

“反應壓力、溫度……”

“硼源的摻雜濃度……”

結合四十三所已經完成的10組實驗數據，陳舟開始p型摻雜實驗的試錯。

一個小時后，陳舟拿出一張新的草稿紙，在草稿紙上寫下一系列的實驗參數。

然后起身走到沈靖身旁，把草稿紙甩給了沈靖。

沈靖拿到草稿紙后，微微一愣，旋即開始和方結明溝通，進行模型分析。

陳舟則再次回到座位坐好。

接下來，該輪到n型摻雜和共摻雜的問題了。

n型摻雜和共摻雜的問題，相比于p型摻雜，則要難上許多。

“第一次實現金剛石n型摻雜是在（111）面金剛石襯底上進行的，而且樣品在很寬的溫度范圍內都表現了n型半導體傳到特性……”

“在溫度500K時，霍爾遷移率在23cm/（V·s）……”

“但是，相對于（111）面單晶金剛石襯底表面拋光難、缺陷多、尺寸小來說，（100）面取向襯底表面具有原子級的平整程度，缺陷小，外延膜質量也優于（111）面襯底金剛石……”

“可這也并不是絕對的，而且晶面的問題，也不是最為關鍵的因素……”

想到這，陳舟手中的筆停了下來，習慣性的在草稿紙上點著點。

這是陳舟思路受阻時的表現。

“再梳理一遍文獻資料……”

這樣想著的陳舟，放下了手中的筆，將目光再次移向電腦屏幕。

手中鼠標的滾輪不斷滑動，屏幕上的內容也在不斷變化。

但陳舟的眼睛卻一眨都不眨。

這些內容，他已經過了一遍了。

現在再看，只是尋找自己有沒有漏掉的地方。

好給自己受阻的思路，打開一個缺口。

“磷的摻雜濃度？”

“電子散射機制？”

“不是這部分的內容……”

“怎么把這個數據忘了！”

看到這個內容時，陳舟的雙眼瞬間明亮起來。

n型摻雜，或者說磷摻雜金剛石，之所以難。

是因為磷原子比碳原子大，很難嵌入金剛石晶格。

當磷原子進入金剛石晶格內，會引起晶格扭曲，影響金剛石中的構型、鍵型和電荷分布。

磷摻雜金剛石中存在大量空位，也會與磷原子形成結合力很強的磷—空位缺陷。

這種缺陷的能級位于金剛石導帶底約1.7eV的位置上，可以補償施主，阻礙磷原子的電離。

進而導致難以獲得高質量的磷摻雜金剛石薄膜。

雖然磷的能級位于導帶底以下0.58eV，但是這種缺陷卻還是存在。

“缺陷的填補……”

陳舟手中的動作加快，鼠標的滾輪不斷滑動。

屏幕上的內容被陳舟拉到了共摻雜的部分。

氮原子處于金剛石晶格中的替代位置，會形成激發能量為1.7eV的深施主能級，在室溫下不導電……

理論上，磷可以作為淺施主雜質，但磷原子的半徑大于碳原子半徑，很難摻入金剛石晶格中……

理論表明，磷—氮共摻的方法，也許是克服寬禁帶和超寬禁帶半導體自身補償的一種有效方法……

看到這，陳舟手中的速度不自覺的慢了下來。

如果氮原子能夠填補缺陷，磷原子的摻雜就有了空間……

本來是準備先解決n型摻雜問題的，結果這一思考，問題就跳躍到了共摻雜？

因為四十三所的n型摻雜實驗，采用的是磷摻雜。

所以在共摻雜中，他們研究的便是磷—氮共摻的方法。

這也使得陳舟就這樣把兩者聯系在了一起。

陳舟不由得在心中笑了笑，但也隨即便決定將n型摻雜和共摻雜的問題放在一塊解決。

在共摻雜實驗中，最早被作為磷源的是PH3，被作為氮源的是N2。

但是，采用這兩種氣體進行實驗時，得到的結果卻并不理想。

制備出來的摻雜金剛石膜的電阻率很高。

隨后的實驗中，磷源和氮源的選擇被不斷變更。

像是NH4H2P04這種包含磷元素和氮元素的單一摻雜源，也被應用到了研究上。

但得到的金剛石膜的電阻率依然很高。

陳舟又看了一眼四十三所的實驗數據，隨即開始在草稿紙上整理可以作為氮源和磷源的物質。

在陳舟沉浸在研究中時，房間外的天色已經漸漸暗了下來。

“陳舟。”

被沈靖的聲音喊醒，陳舟疑惑的抬起頭看著沈靖。

沈靖指了指電腦：“數據分析完成了。”

“噢。”陳舟應了一聲，起身走到沈靖旁邊看了一眼。

分析的結果和他的預料基本上沒有多大差別。

“發給我，我做最后的處理。”

沈靖點點頭：“好。”

陳舟轉身就準備走回座位，這時沈靖拽住了他，指了指電腦屏幕的右下角。

陳舟看了一眼，這才驚覺居然已經六點半了。

想了想，陳舟并不打算在四十三所加班，還是回酒店舒服些。

于是，兩個人把資料整理好，跟彭飛那邊說了一聲，便離開了四十三所。

陳舟本來還奇怪彭飛居然一下午沒過來找他，打電話時才明白過來。

彭飛這會正忙著金剛石薄膜成品的收集呢。

采用改進工藝制備的金剛石薄膜已經完成。

聽彭飛的意思，陳舟估計他今晚又會熬夜加班。

而且還不知他一個人……

在外面簡單的吃了晚飯，陳舟和沈靖就回到了酒店。

沈靖本打算像先前一樣跟到陳舟房間的，結果被陳舟攔了下來。

“晚上好好休息，明天有你忙的。”丟下這么一句話，陳舟就關門進了房間。

門外，沈靖看著被關上的房門，嘀咕道：“這該不會是閉關吧？”

房間里，陳舟迅速打開電腦，掏出草稿紙和錯題集。

“就在今晚了……”

只掃了一眼，下午的思路便接續上了。

陳舟再次沉浸于n型摻雜和共摻雜的問題研究中。

原本特意準備的一沓嶄新的A4草稿紙，隨著時間的推移，漸漸變薄。

而他一直所心疼的筆芯，也在以一種超乎常理的速度，不斷流逝在草稿紙上。

錯題集上的內容，也在不斷的增減著。

“不管氮源和磷源的采用的是什么，目的就只有一個……”

“不管裝置內的系統是什么樣的，它都始終只為了制備出摻雜的金剛石薄膜……”

陳舟的思路變得清晰起來，方向也逐漸明確。

在四十三所的共摻雜實驗中，裝置內并沒有采用多余的系統作為輔助。

但其實，如果有其它系統輔助的話，可能結果會更好也說不定。

這是國外的一篇文獻給陳舟的啟發。

把寫滿的草稿紙拿到一邊，換上一張新的草稿紙，再把筆芯換上滿水的。

陳舟在草稿紙上寫到：

在NiMnCo—C系統中，采用P2N5、羰基離子粉末和磷粉末在高溫高壓下混合，提供氮源和磷源，以此方法摻雜金剛石……

寫完這句話，陳舟突然笑了出來。

“這么簡單的道理，為什么我還想了這么久？”

相比單純的氮摻雜金剛石，sp3CH3形式的H原子更容易摻入磷—氮共摻的金剛石晶格中，提高共摻雜金剛石的質量。

因為在磷—氮共摻系統中，磷原子摻入后產生許多缺陷，形成了碳原子懸掛鍵，有助于氫原子摻入金剛石晶格。

而氫原子可以刻蝕sp2相，有利于高質量金剛石薄膜的沉積。

“系統和氮源、磷源確定后，那共摻雜實驗剩下的問題，就好解決了……”

陳舟說著，把放在一旁的幾張草稿紙拿了過來。

這是在研究氮源和磷源時，針對不同情況，陳舟所做的參數研究。

這會，正好拿來驗證。

一般的襯底溫度、摻雜濃度、工作壓力等等等等，通過錯題集的試錯，很快就能得到一個大致區間。

再經過分析模型的驗證，再回轉到錯題集進一步試錯。

那就成了！

把共摻雜的問題一解決，那n型摻雜的問題，也就是鋪在紙面上的答案了。

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