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       金刚石作为优越的半导体材料，广泛应用于电子工业领域；在输送和转换功率的电子设备中，金刚石半导体更是起着不可替代的重要作用。随着工艺发展对电子设备的极大需求，几乎每个机械装备都需要一套能够传输、转换和控制功率的电子设备。而近年来，科学家们也研发出了掺杂单晶金刚石的新工艺，推动了电子设备的进一步发展。

       近日，美国威斯康星大学的电子计算机工程教授Zhengqiang (Jack) Ma及其同事在《应用物理》上发表了关于掺杂单晶金刚石的新工艺。
       金刚石热导性能优越，具有散热快的特点，这对功率电子设备的制备材料来说，是极佳的选择，可以替代体型庞大且昂贵的传统冷却设备。在高压高功率条件下，电流可以迅速通过金刚石材料，从而实现高效节能设备的研制和应用。
       但基于金刚石的电子设备制造有一个最大的技术挑战，就是掺杂工艺。掺杂工艺是将其他元素材料融合到半导体材料中并改变其属性的一种工艺。而金刚石晶体结构坚硬，掺杂工艺则较为困难。
       近年来，有研究者提出对金刚石进行镀硼处理，然后加热至1450℃，可以实现金刚石的掺杂；但最后很难将硼镀层去除掉。且该工艺只对多晶金刚石有效。此外，由于多晶金刚石晶体具有不规则性，与之相比单晶金刚石则成为优越的半导体材料。
       在人工生长金刚石晶体的过程中对其注入硼原子，也可以实现掺杂，但该工艺所需的大功率微波又会降低单晶金刚石的品质。
       Zhengqiang (Jack) Ma及其同事通过一系列实验，在较低温度下实现了单晶金刚石掺硼技术，且无任何品质降低。工作人员发现，对硅片进行掺硼处理，然后和单晶金刚石键合并加热至800℃，硼原子就会从硅片转移到金刚石。实验还发现，掺硼硅由于晶格结构缺失一个原子而出现空位缺陷，而来自金刚石的碳原子则会补缺这些缺陷，进而为转移过来的硼原子留下空位。
       该技术还可以选择性掺杂，从而更好的控制设备的制造工艺。只需在金刚石所需位置的碳空位上与硅键合，就可以实现单晶金刚石的掺杂。
       这种新型工艺只对P型掺杂有效，半导体材料被掺杂了一种能够提供正载流子的元素。（该条件下，电子的缺失称之为电洞）
       Zhengqiang (Jack) Ma对此评价：“我认为我们找到了一种简易廉价而且高效的单晶金刚石掺杂工艺”。目前，工作人员利用P型单晶金刚石半导体材料在一台简易设备上成功进行了试验。
       如果要制备晶体管等电子设备，则需要利用N型掺杂，赋予半导体材料负载流子。
       Zhengqiang (Jack) Ma又介绍到，实现P型掺杂目前是很重要的一个技术进步，这可以为其他研究者解决金刚石掺杂工艺方面的其他难题提供参考。其实，单晶金刚石在其他领域也有相当的应用，比如电网的电力传输系统等。