Admittance spectroscopy of a phosphorus-doped n-diamond homoepitaxial layer

Koide, Yasuo; Koizumi, Satoshi; Kanda, H.; Suzuki, Masatoshi; Yoshida, Hiroaki; Sakuma, Naoko; Ono, Toshikazu; Sakai, Tadashi

doi:10.1016/j.diamond.2005.08.006

Cited by 4 publications

(4 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…В литературе имеется немногочисленное количество статей, посвященных адмиттансным (а также нестационарным емкостным) измерениям алмаза. Ранее они в основном были проведены на поликристаллических образцах [101,[128][129][130][131]; при этом для бора были получены энергии активации E A в диапазоне 300−360 meV.…”

Section: отличия в энергии активации из измерений проводимости на пос...unclassified

“…По их результатам можно зафиксировать удобный интервал температур и далее выполнить прецизионную развертку спектра адмиттанса по частоте при постоянной температуре. В связи с вышесказанным авторы [128,129] По температурам максимумов частотных и температурных спектров проводимости с использованием стандартной методики строились графики в координатах Аррениуса ln(ω/T 2 ) = f (1/T ) (рис. 14).…”

Section: энергия активации (ионизации) примеси бора определяемая по д...unclassified

See 1 more Smart Citation

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Зубков¹,

Соломникова²,

Соломонов³

et al. 2023

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

На базе как результатов собственных исследований, так и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примесей и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода. При исследовании образцов алмаза, легированных бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора с 2·1016 до 4·1019 cm-3. Сделано предположение, что причиной различия в энергиях активации, получаемых измерениями на постоянном и переменном токе, являются измеряемые соответствующим прибором токи проводимости либо смещения. Для сильно легированных образцов монокристаллического алмаза с концентрацией бора NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимости по примесной (акцепторной) зоне с термической энергией активации 10-20 meV. На базе результатов собственных исследований и работ других авторов проведен критический анализ существующих методов контроля концентрации примеси и основных носителей заряда в широкозонных полупроводниках, а также рассмотрены вопросы совершенствования современной диагностики основных электрофизических свойств монокристаллического алмаза. Установлено, что для полупроводникового алмаза принципиально важным оказывается раздельное определение концентрации примеси и концентрации свободных носителей заряда, что является следствием очень малой (менее 1%) степени ионизации внедренной примеси. Показаны преимущества и перспективность спектроскопии адмиттанса как диагностического метода применительно к сверхширокозонным полупроводникам, предлагаются решения, направленные на корректную интерпретацию экспериментальных данных. Большая энергия ионизации примеси бора в алмазе (370 meV) приводит к сильной частотной дисперсии измеряемой барьерной емкости. Показано, что для корректных измерений концентрации носителей заряда методом ВФХ в условиях нарушения квазистатичности необходимо использование низких частот и высоких температур. Проводится сопоставление результатов электрофизических исследований с традиционными измерениями концентрации примеси в алмазе оптическими методами. При температурных измерениях адмиттанса образцов монокристаллического алмаза, легированного бором, обнаружено уменьшение энергии активации дырок с примесного уровня бора от 325 до 100 meV при увеличении концентрации бора NA с 2·1016 до 4·1019 cm-3, а также при NA≥5·1018 cm-3 при температурах 120-150 K зарегистрирован переход к прыжковому механизму проводимости по примесной (акцепторной) зоне с термической энергией активации 10-20 meV. Ключевые слова: монокристаллический алмаз, примесь бора, концентрация носителей заряда, энергия активации, адмиттансная спектроскопия, вольт-фарадные измерения.

show abstract

Section: отличия в энергии активации из измерений проводимости на пос...unclassified

Section: энергия активации (ионизации) примеси бора определяемая по д...unclassified

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Зубков¹,

Соломникова²,

Соломонов³

et al. 2023

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The literature has a few number of articles dedicated to admittance (as well as non-stationary capacitance) measurements of diamond. Previously, they have been performed mainly on polycrystalline samples [101,[128][129][130][131]; in doing so, the activation energies E A were obtained for boron within the range 300−360 meV.…”

Section: Differences Of the Activation Energy From The Constant And A...mentioning

confidence: 99%

“…Their results can be used to fix a convenient temperature interval and to consequently carry out the precise evolvement of the admittance spectrum as per the frequency at the constant temperature. In regard of the above-said, the authors [128,129], etc. have limited to the scanning by the frequency when measuring the admittance.…”

Section: Activation (Ionization) Energy Of the Boron Impurity As Dete...mentioning

confidence: 99%

Characterization of boron-doped single-crystal diamond by electrophysical methods (review)

V.I.

A.V.

et al. 2023

Technical Physics

View full text Add to dashboard Cite

A critical analysis of the existing methods of controlling the concentration of impurity and majority charge carriers in wide bandgap semiconductors and the issues of improvement of modern diagnostics of the main electrophysical properties of single-crystal diamond are considered based on the results of our studies and the works of other authors. It was found that independent assessment of impurity concentration and concentration of free charge carriers is of fundamental importance for semiconductor diamond due to very low (less than 1%) degree of ionization of the introduced impurity. The advantages and prospects of admittance spectroscopy as a diagnostic method for ultrawide bandgap semiconductors are shown and solutions aimed at the correct interpretation of the experimental data are proposed. The high ionization energy of boron impurity in diamond (370 meV) results in a strong frequency dispersion of the measured barrier capacitance. It is shown that under disturbance of quasi-static conditions in capacitance-voltage measurements, low frequencies and high temperatures should be used for correct assessment of the charge carrier concentration. The results of electrophysical studies are compared with traditional measurements of impurity concentration in diamond by optical methods. A decrease of hole activation energy from the boron impurity level from 325 to 100 meV was found upon increasing the boron concentration NA from 2·1016 to 4·1019 cm-3. The transition to the hopping mechanism of conductivity within the impurity (acceptor) band with thermal activation energy of 10-20 meV was registered for NA≥5·1018 cm-3 at temperatures of 120-150 K. Keywords: single-crystal diamond, boron impurity, charge carrier concentration, activation energy, admittance spectroscopy, capacitance-voltage measurements.

show abstract

Cu2ZnSnS4 Films Grown on Flexible Substrates by Dip Coating Using a Methanol-Based Solution: Electronic Properties and Devices

Rakhshani

Thomas

2015

Journal of Elec Materi

View full text Add to dashboard Cite

Admittance spectroscopy of a phosphorus-doped n-diamond homoepitaxial layer

Cited by 4 publications

References 11 publications

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Характеризация Электрофизическими Методами Монокристаллического Алмаза, Легированного Бором (Обзор)

Characterization of boron-doped single-crystal diamond by electrophysical methods (review)

Cu2ZnSnS4 Films Grown on Flexible Substrates by Dip Coating Using a Methanol-Based Solution: Electronic Properties and Devices

Contact Info

Product

Resources

About