金剛石因優(yōu)異的物理、電子性能而在功率電子器件和量子技術(shù)領(lǐng)域里表現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景。想要實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用，需要表面平整、內(nèi)部沒有嚴(yán)重晶體缺陷的本體材料和缺陷數(shù)量可控的高質(zhì)量外延層。同時(shí)，襯底尺寸應(yīng)達(dá)到英寸級別以滿足工業(yè)應(yīng)用。目前，可通過高溫高壓法使用單晶金剛石晶種制備直徑達(dá)12 mm的高純度單晶金剛石，英寸級異質(zhì)外延金剛石襯底和拼接型生長的金剛石襯底也已實(shí)現(xiàn)部分商業(yè)化。

       日本先進(jìn)工業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究院（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）的山田英樹（Hideaki Yamada）研究員使用熱絲化學(xué)氣相沉積法在拼接法生長的單晶金剛石襯底上生長出硼摻雜外延層，研究了熱絲排布和單晶金剛石鏈接處的邊界對雜質(zhì)B和W的濃度的影響；同時(shí)，基于3D計(jì)算流體動態(tài)仿真，討論了位置精確控制對雜質(zhì)在水平和垂直方向的均勻性的影響機(jī)理。

       研究發(fā)現(xiàn)：拼接發(fā)生長的襯底中，單晶金剛石的邊界和晶體連接處的偏離角度對雜質(zhì)濃度的分布影響不大。另一方面，研究認(rèn)為從熱絲引入的W抑制了B的摻雜。精密控制襯底和熱絲的位置，如達(dá)到毫米級別或更精密，可以獲得更均勻、高效的硼摻雜金剛石。

       相關(guān)的成果以“Study of horizontal and vertical uniformity of B-doped layer on mosaic single crystal diamond wafers by using hot-filament chemical vapor deposition”為題，發(fā)表在Functional Diamond雜志上。

       引用格式：Hideaki Yamada, Takenhiro Shimaoka. Study of horizontal and vertical uniformity of B-doped layer on mosaic single crystal diamond wafers by using hot-filament chemical vapor deposition [J]. Functional Diamond, 2022, 2(1): 46-52. doi: 10.1080/26941112.2022.2068972