高迁移率的硼掺杂单晶金刚石微波等离子体化学气相沉积生长及电学性质研究

胡愈硕1，杨国健2，曹光宇2，刘赐恩1，张星2，龙浩3，徐翔宇1，张洪良1，4（1.厦门大学化学化工学院；2.化合积电（厦门）半导体科技有限公司；3.厦门大学电子科学与技术学院；4.厦门大学物理科学与技术学院）

摘要：高结晶质量、高迁移率的硼掺杂单晶金刚石薄膜是实现高耐压高功率电子器件的关键。本研究采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术，结合两步生长法与低温氧气辅助生长策略，成功制备了高迁移率的硼掺杂单晶金刚石，并实现了其电学性能的广泛调控。所生长薄膜的X射线衍射峰半峰全宽（FWHM）小于60″，空穴浓度可在1014~1017 cm-3调控，最大室温空穴迁移率超过1400 cm2（/V·s），达到国际先进水平。此外，本文结合输运性质测试和高分辨X射线光电子能谱（XPS）测试研究了所生长掺硼单晶金刚石样品的电子结构，指出了高晶体质量是获得高迁移率的重要原因，研究结果为高迁移率硼掺杂单晶金刚石的生长和器件应用提供了理论参考。

关键词：单晶金刚石；外延生长；硼掺杂；MPCVD；电学性质；迁移率；功率器件