第259章 p型 n型 共摻雜

  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，然後便開始參照薄膜製備工藝的研究方法。 

  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，有利於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製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製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，並且存在較強的雜質散射，使遷移率低於（100）面金剛石襯底……」 

  「所以……」 

  陳舟腦海中的思路十分清晰。 

  所有關於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，可能並沒有什麼規律。 

  但是在陳舟眼裡，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，就這麼看著陳舟，也不說話。 

  陳舟奇怪的抬頭看了看他：「怎麼了？」 

  彭飛這才說道：「還有什麼需要幫忙的嗎？」 

  看到彭飛眼裡閃爍著的神采，陳舟不由得笑了笑，這傢伙幫忙還能上癮的？ 

  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，後面還會有不少事情。」 

  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麼。 

  迷弟不迷弟的無所謂，主要是有幫手的感覺，真好呀~ 

  午飯過後，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，他的方向已經摸准了。 

  想了想，陳舟看向沈靖問道：「學長，你們構建的分析模型怎麼樣了？」 

  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，關於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。 

  後來，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。 

  然後起身走到沈靖身旁，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，相比於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範圍內都表現了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，相對於（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，外延膜質量也優於（111）面襯底金剛石……」 

  「可這也並不是絕對的，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。 

  手中滑鼠的滾輪不斷滑動，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……」 

  「……1.7eV？」 

  「怎麼把這個數據忘了！」 

  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、鍵型和電荷分佈。 

  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。 

  這種缺陷的能級位於金剛石導帶底約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。 

  雖然磷的能級位於導帶底以下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，滑鼠的滾輪不斷滑動。 

  屏幕上的內容被陳舟拉到了共摻雜的部分。 

  【氮原子處於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，但磷原子的半徑大於碳原子半徑，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，採用的是磷摻雜。 

  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繫在了一起。 

  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，採用這兩種氣體進行實驗時，得到的結果卻並不理想。 

  製備出來的摻雜金剛石膜的電阻率很高。 

  隨後的實驗中，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，我做最後的處理。」 

  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，陳舟並不打算在四十三所加班，還是回酒店舒服些。 

  於是，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。 

  採用改進工藝製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。」丟下這麼一句話，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。 

  陳舟再次沉浸於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。 

  「不管氮源和磷源的採用的是什麼，目的就只有一個……」 

  「不管裝置內的系統是什麼樣的，它都始終只為了製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，裝置內並沒有採用多餘的系統作為輔助。 

  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，採用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。 

  「這麼簡單的道理，為什麼我還想了這麼久？」 

  相比單純的氮摻雜金剛石，sp3-CH3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，形成了碳原子懸挂鍵，有助於氫原子摻入金剛石晶格。 

  而氫原子可以刻蝕sp2相，有利於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，再迴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。