DE3818719A1 - Halbleitender diamant und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Halbleitender diamant und verfahren zu dessen herstellung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen halbleitenden Diamant, der zur Verwendung in elektronischen Geräten geeignet ist.
Diamant mit einer Bandlückenenergie von 5,5 eV ist von Natur aus ein guter elektrischer Isolator. Es ist wünschenswert, Diamant, wie Sie und Ge, mit Verunreinigungen zu dotieren, um auf diese Weise Halbleitereigenschaften des p- oder n-Typs im Diamanten hervorzurufen.
Nebenbei bemerkt sind einige wenngleich seltene natürliche Diamanten halbleitende Diamanten von p-Typ, die Bor enthalten und als IIb-Diamanten bezeichnet werden. Dieser IIb-Diamant kann durch Ultrahochdruckverfahren synthetisiert werden. Es gibt jedoch keinen natürlich auftretenden Diamanten, der die Eigenschaften eines Halbleiters vom n-Typ aufweist, und die Synthese eines Halbleiter-Diamants des n-Typs durch das Ultrahochdruckverfahren ist nicht gelungen.
Diamanten des Typs IIb sind beispielsweise beschrieben in A. S. Vishnevskil, A. G. Gontar, "Electrical conductivity of heavily doped diamond", Sov. Phys. Semicond., Band 15(6), Seite 659 (Juni 1981); A. S. Vishenviskil, A. G. Gontar, "Electrical conducting of heavily doped p-type diamond", dito., Band 11(10) (Oktober 1977); G. N. Bezrukov, L. S. Smirnov, "Some electrical and optical properties of synthetic semiconducting diamonds doped with boron", dito., Band 4(4), Seite 587 (Oktober 1970); J. J. Hauser, J. R. Patel, "Hopping conductivity in C implanted amorphous diamond, or how to ruin a perfectly good diamond", Solid State Communication, Band 18, Seite 789 (1976); I. G. Austin, R. Wolfe, "Electrical and optical properties of a semiconducting diamond", Proc. Phys. Soc., Seite 329 (1956); P. T. Wedepohl, "Electrical and optical properties of type IIb diamonds", dito., Seite 177 (1957); A. T. Collins, A. W. S. Williams, "The nature of the acceptor centre in semiconducting diamond", J. Phys. C: Solid St. Phys., Band 4, Seite 1789 (1971); und V. S. Vavilov, "Ion implantation into diamond", Radiation Effects, Band 37, Seite 229 (1978).
Ein halbleitender Diamant des n-Typs ist unverzichtbar für die Herstellung halbleitender Diamantgeräte, die für einen erfolgreichen Betrieb einen p-n-Übergang benötigen. Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, in einem Ultrahochdruckverfahren oder mit Ionenimplantation Diamanten mit Verunreinigungen zu dotieren, es ist jedoch in keinem Fall gelungen, einen halbleitenden Diamanten des n-Typs zu synthetisieren, der einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand und hohe Elektronenbeweglichkeit aufweist.
Die Versuche, einen halbleitenden Diamant des n-Typs zu erhalten, sind beispielsweise beschrieben in V. S. Vavilov, E. A. Konorova, "Electric properties of diamond doped by implantation of lithium", Sov. Phys. Semicond., Band 13 (6), Seite 635 (1979); V. S. Vavilov, E. A. Konorova, "Conductivity of diamond doped by implantation of phosphorus", dito., Band 9 (8), Seite 962 (1976); V. S. Vavilov, E. A. Konorova, "Implantation of antimony ions into diamond", Band 6 (12), Seite 1998 (1972); und Jacques C. Bdurgoin, "Study of defects introduced by ion implantation in diamond", J.J.A.P., Band 14 (4), Seite 554 (1975).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen halbleitenden Diamanten des n-Typs sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung deutlich.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen halbleitenden Diamanten, der Diamantkohlenstoff aufweist und zumindest ein Dotierungsmittel, welches aus der Gruppe von S, Se und Cl ausgewählt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Dotiermittel, also S, Se und Cl, einzeln oder in Kombination von zweien oder dreien verwendet werden. Das Mischungsverhältnis der Dotiermittel kann wahlweise festgelegt werden.
Anstelle konventioneller Dotiermittel wie Elementen der Gruppe V, beispielsweise P und As, verwendet die vorliegende Erfindung als Dotiermittel S und/oder Se, die ein Element der Gruppe VI darstellen, und/oder Cl, welches ein Element der Gruppe VII ist. Als Ergebnis verschiedener Experimente und Besprechungen in bezug auf diese Dotiermittel haben die Erfinder herausgefunden, daß Diamant, der S, Se oder Cl enthält, synthetisiert werden kann durch Ablagerung einer metastabilien Dampfphase, Einzelkristallwachstum bei ultrahohen Drücken oder durch Ionenimplantation.
Das Dotierelement in dem erfindungsgemäßen halbleitenden Diamanten liegt vorzugsweise in einer Konzentration von 1×10¹² bis 1×10²¹ cm-3 vor. Falls die Dotiermittelkonzentration geringer ist als etwa 1×12¹² cm-3, so weist der synthetisierte Diamant einen zu hohen elektrischen Widerstand auf, um als Halbleiter verwendet zu werden. Liegt die Dotiermittelkonzentration oberhalb von etwa 1×10²¹ cm-3, so weicht der Kristallaufbau des synthetisierten Produkts von dem eines Diamanten ab und wird mehr wie Graphit. Vorzugsweise liegt die Dotiermittelkonzentration zwischen etwa 1×10¹⁵ und 1×10²⁰ cm-3 für eine Anwendung des erfindungsgemäßen halbleitenden Diamanten bei funktionsfähigen Geräten.
Der halbleitende Diamant gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch eine der folgenden Methoden synthetisiert werden:
  • (1) Ablagerung einer metastabilen Dampfphase unter Verwendung eines Ausgangsgases, in welchem das Verhältnis der Anzahl der Atome eines Dotierelements zu dem von Kohlenstoffatomen (Dotierelement/C) von etwa 0,001% bis 10% reicht;
  • (2) das Ultrahochdruckverfahren; und
  • (3) Ionenimplantation.
Diese Verfahren (1), (2) und (3) sind an sich bekannt und können bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Das metastabile Dampf-Ablagerungsverfahren (1) kann mit folgenden Schritten durchgeführt werden:
  • (a) Mischung eines Gases, welches Kohlenstoff enthält, mit zumindest einem Gas, welches ein Dotiermittel enthält, das aus S, Se und Cl ausgewählt ist, mit einem molaren Verhältnis der Dotieratome zu den Kohlenstoffatomen von etwa 0,001 bis 10%; und
  • (b) Reaktion der Mischung zur Erzeugung eines halbleitenden Diamanten, der Diamantkohlenstoff und das Dotiermittel enthält, wie beispielsweise beschrieben in Kinzoku Muki Zairyo (Metallic and Inorganic materials), Band 2, Seite 519 (1980), National Research Institute for Metals Japan und National Research Institute for Inorganic materials Japan; und Kinzoku Muki Kobunshi Zairyo (Metallic, Inorganic, and Macromolecular Materials), Band 6, Seite 666 (1984), National Research Institute for Metals Japan, National Research Institute for Inorganic Materials Japan, und National Research Institute for Macromolecules Japan.
Das Ultrahochdruckverfahren (2) kann mit folgenden Schritten durchgeführt werden:
  • (a) Mischung eines Diamantpulvers und zumindest einer Substanz, die ein Dotiermittel enthält, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus S, Se und Cl besteht; und
  • (b) Reagieren dieser Mischung bei einer Temperatur und einem Druck, die ausreichen, einen halbleitenden Diamanten zu erzeugen, der Diamantkohlenstoff und das Dotiermittel enthält, wie beispielsweise beschrieben in Kinzoku Muki Zairyo (Metallic and Inorganic materials), Band 2, Seite 457 (1980), National Research Institute for Metals Japan und National Research Institute for Inorganic materials Japan; und Kinzoku Muki Kobunshi Zairyo (Metallic, Inorganic, and Macromolecular Materials), Band 6, Seite 643 (1984), National Research Institute for Metals Japan, National Institute for Inorganic Materials Japan, und National Research Institute for Macromolecules Japan.
Das Ionenimplantationsverfahren (3) kann durchgeführt werden mit dem Schritt des Injizierens einer ionisierten Substanz, die ein Dotiermittel aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus S, Se und Cl besteht, in eine Kohlenstoffdiamantmatrix, zur Herstellung eines halbleitenden Diamanten, der mit dem Dotiermittel dotiert ist in einer Menge von etwa 1×10¹² bis 1×10¹⁷ Ionen pro cm³ des halbleitenden Diamanten, wie beispielsweise beschrieben in M. Twaki, IONICS, April 1983, Seite 39.
Ein erfindungsgemäßer halbleitender Diamant, der Cl als Dotiermittelelement enthält, kann durch das Verfahren (1) oder (3) synthetisiert werden. Wenn versucht wurde, Cl-dotierten Diamant durch metastabile Dampf-Phasenablagerung, das Ultrahochdruckverfahren und Ionenimplantation zu synthetisieren, konnte Cl-enthaltender halbleitender Diamant des n-Typs sowohl durch metastabile Dampf-Phasenablagerung und Ionenimplantation synthetisiert werden, jedoch nicht durch das Ultrahochdruckverfahren. Es ergab keinen wesentlichen Unterschied in den Eigenschaften der Cl-dotierten halbleitenden Diamanten, ob sie nun durch metastabilen Dampf-Phasenablagerung oder durch Ionenimplantation synthetisiert worden waren.
Ein erfindungsgemäßer halbleitender Diamant, der S oder Se als Dotierelement enthält, kann durch eines der drei voranstehend angegebenen Verfahren (1) bis (3) synthetisiert werden. Es ergab sich kein wesentlicher Unterschied in den Eigenschaften der S- oder Se-dotierten halbleitenden Diamanten, ob sie nun durch das Verfahren (1), (2) oder (3) synthetisiert waren.
Diamant besteht aus kovalent gebundenen Atomen aus Kohlenstoff als einem Element der Gruppe IV. Wird S oder Se, das ein Element der Gruppe VI darstellt, in Diamant eingebracht und ersetzt als Verunreinigung eines der Kohlenstoffatome des Gitters, so weist die Verunreinigung zwei freie Elektronen in ihrer äußersten Schale auf, die nicht an der kovalenten Bindung teilnehmen. Ohne theoretisch gebunden zu sein nimmt man an, daß diese als Donatoren dienenden Elektronen zu den n-Halbleitereigenschaften des Diamanten beitragen. Mit anderen Worten erzeugt S oder Se, welches in den Diamanten als ein Dotiermittel eingegeben wird, einen Donatorenpegel in dem Sperrband. In bestimmten Fällen kann S oder Se einen Frenkel- Fehler hervorrufen (beispielsweise das gleichzeitige Vorhandensein einer Leerstelle und eines Verunreinigungsatoms an einem Zwischengitterplatz), anstelle einer Substitution an regulären Kohlenstoffgitterplätzen, und dies kann ebenfalls zur Schaffung von Donatorenpegeln führen.
Tatsächlich haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung S- oder Se-dotierte Diamanten synthetisiert und erfolgreich bestätigt, daß diese Diamanten Halbleitereigenschaften des n-Typs aufweisen.
Der halbleitende Diamant gemäß der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 1×10-2 bis 1×10⁶ Ωcm auf, eine freie Elektronendichte von etwa 1×10¹² bis 1×10²¹ cm-3 und eine Elektronenbeweglichkeit von etwa 1×10 cm-1 bis 1×10³ cm²/Vs.
Wird der erfindungsgemäße halbleitende Diamant synthetisiert durch metastabile Dampf-Phasenablagerung, so wird das Ausgangsgas vorzugsweise so vorbehandelt, daß das Verhältnis der Anzahl von Atomen des Dotierelements zu Kohlenstoffatomen (Dotierelement/C) in dem Bereich von etwa 0,001% bis 10% liegt. Liegt das Verhältnis Dotierelement/C innerhalb dieses Bereichs, so weist der synthetisierte Diamant eine Dotierelemetkonzentration im Bereich von etwa 1×10¹² bis 1×10²¹ (cm-3) auf, die in wirksamer Weise zu den Halbleitereigenschaften des Diamanten beiträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Quellen für C, S, Se und Cl in einem Ausgangsgas verwendet werden. Beispiele für C-Quellen umfassen Kohlenwasserstoffe wie CH₄, C₂H₆ und C₃H₈ und Alkohole wie CH₃OH und C₂H₅OH. Beispiele für S-Quellen umfassen H₂S, CS₂, SO₂ und SF₆. Beispiele for Se-Quellen umfassen H₂Se und SeO₂. Beispiele für Cl- Quellen sind HCl, CCl₄ und CHCl₃.
Es können unterschiedliche Techniken zur Synthese von Diamanten durch metastabilen Dampf-Phasenablagerung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Mikrowellenplasma-unterstützte CVD (chemische Dampfablagerung)-Verfahren ist ein Beispiel; bei diesem Verfahren wird ein Reaktionsgas einer Kammer zugeführt, der ebenfalls über einen rechteckigen Wellenleiter von einem Magnetron in Schwingungen versetzte Mikrowellen zugeführt werden, und das Reaktionsgas in der Kammer wird durch die Mikrowellen entladen, um eine Diamantsynthesereaktion zu bewirken.
Wird ein Cl-dotierter halbleitender Diamant durch Ionenimplantation synthetisiert, so wird eine geeignete Ionenquelle wie etwa CCl₄ bereitgestellt, und Cl-Ionen werden in die Diamantmatrix in einer Menge von etwa 10¹² bis 10¹⁷ Ionen pro cm² eingeschossen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Eindringtiefe der Verunreinigungen genau durch Einstellung der Beschleunigungsspannung gesteuert werden kann.
Der erfindungsgemäße halbleitende Diamant ist ein Halbleiter des n-Typs mit guten Eigenschaften, die bislang nicht erzielbar waren. Daher weist dieser halbleitende Diamant ein Potential für Anwendungen bei der Herstellung halbleitender Diamantgeräte mit einem p-n-Übergang auf, mit einem Schottky-Kontakt, einem MIS-Aufbau oder dergleichen.
Andere potentielle Anwendungen des halbleitenden Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die Herstellung von Thermistoren und die Erzeugung von Diamantbeschichtungsfilmen, die elektrische Leitfähigkeit aufweisen müssen. Bei derartigen Anwendungen reicht polykristalliner Diamant aus.
Abgesehen vom Potential zur Verwendung in einem breiten Anwendungsbereich weist der Halbleiterdiamant gemäß der vorliegenden Erfindung den zusätzlichen Vorteil auf, daß er einfach durch Verwendung an sich bekannter Verfahren erhalten werden kann.
Die genauen Bedingungen und Vorgehensweisen zur Synthese des halbleitenden Diamanten gemäß der vorliegenden Erfindung durch entweder metastabile Dampf-Phasenablagerung, das Ultrahochdruckverfahren oder Ionenimplantation werden nachstehend in Beispielen beschrieben, die nur zur Erläuterung dienen, nicht jedoch den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken sollen. Falls nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teilangaben, Prozentangaben und Verhältnisse auf Gewicht.
Beispiel 1
Unter Verwendung eines Reaktionsgases, welches aus 0,5% CH₄, 0,000005% bis 0,005% aus H₂S und dem Rest aus H₂ bestand, wurden S-dotierte Diamantfilme mit einer Dicke von 0,5 µm auf der (100)-Fläche eines Einkristall-Diamantsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein bekanntes Mikrowellenplasma- unterstütztes CVD-Verfahren durch allmähliches Aufwachsen erzeugt. Der Druck im Reaktionsgefäß wurde auf 30 Torr gehalten, und die angewandte Mikrowelle wies eine Frequenz von 2,45 GHz und eine Ausgangsleitung von 350 W auf.
Messungen des elektrischen Widerstands und des Hall-Koeffizienten zeigten, daß die S-dotierten epitaxialen Diamantfilme, die im Beispiel 1 erzeugt wurden, negative Hall-Koeffizientenwerte aufwiesen und daher Halbleiter des n-Typs waren. Ebenfalls wurde die Konzentration von S in den Diamantproben durch SIMS (Sekundärionen-Massenspektrometrie) gemessen. Die Ergebnisse der S/C (%)-Berechnung und Messungen der freien Elektronendichte, Elektronenbeweglichkeit und der S-Konzentration sind nachstehend in Tabelle 1 angegeben. Die S-Konzentrationen der Proben Nr. 1-1 und 1-2 wurden aus ihren freien Elektronendichten abgeschätzt.
Tabelle 1
Beispiel 2
Eine Mischung aus Diamantpulver und S wurde in einem Fe-Ni- Lösungsmittel gelöst. Die Lösung wurde unter Bedingungen einer Temperatur von 1400°C bei 5 GPa über 7 Stunden gehalten, und durch dieses Ultrahochdruckverfahren wurden Proben aus S-dotiertem Einkristalldiamanten im Bereich der vorliegenden Erfindung synthetisiert. Der spezifische elektrische Widerstand und der Hall-Koeffizient wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 gemessen, und es ergab sich, daß alle Proben negative Hallkoeffizientenwerte aufwiesen. Bestimmt wurden ebenfalls S/C (%) (das Verhältnis der Anzahl von S-Atomen zu C-Atomen in dem Ausgangsgas), die freie Elektronendichte, die Elektronenbeweglichkeit und die S-Konzentration, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Die S-Konzentration der Probe Nr. 2-1 wurde aus ihrer freien Elektronendichte abgeschätzt.
Tabelle 2
Beispiel 3
Es wurde ein S-dotierter Diamant durch Implantieren von S-Ionen in einen Einkristalldiamanten unter folgenden Bedingungen synthetisiert: eine S-Beschleunigungsspannung von 150 keV und eine S-Injektion von 10¹⁵ Ionen/cm². Nach Ausglühen unter Vakuum wurde der S-dotierte Diamant Hall-Koeffizienten-Messungen des spezifischen Widerstands auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 unterworfen. Es stellte sich heraus, daß der Diamant ein Halbleiter des n-Typs war, da er einen negativen Hall-Koeffizientenwert zeigte. Der Abschnitt des Diamanten, in welchen S injiziert worden war, wies eine mittlere freie Elektronendichte von 10¹⁶ (1/cm³) und eine Elektronenbeweglichkeit von 40 (cm²/Vs) auf.
Beispiel 4
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden Se-dotierte Diamantfilme mit einer Dicke von 0,5 µm auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 aufwachsen gelassen, abgesehen davon, daß H₂S durch H₂Se ersetzt wurde.
Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands und des Hall-Koeffizienten zeigten, daß die im Beispiel 4 aufgewachsenen Se-dotierten epitaxialen Diamantfilme negative Hall-Koeffizientenwerte aufwiesen und daher Halbleiter des n-Typs waren.
Die Konzentration von Se in den Diamantproben wurde ebenfalls durch SIMS gemessen. Die Ergebnisse der Se/C (%)-Berechnung und Messungen der freien Elektronendichte, Elektronenbeweglichkeit und der Se-Konzentration sind nachstehend in Tabelle 3 angegeben. Die Se-Konzentrationen der Proben Nr. 4-1 und 4-2 wurden aus ihren freien Elektronendichten abgeschätzt.
Tabelle 3
Beispiel 5
Se-dotierte Diamanten wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 2 synthetisiert, abgesehen davon, daß S durch Se ersetzt wurde.
Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands und des Hall-Koeffizienten wurden bei diesen Proben auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt; die Proben wiesen sämtlich negative Hall-Koeffizientenwerte auf und stellten sich als Halbleiter des n-Typs heraus. Weiterhin wurde die Bestimmung von Se/C (%) (des Verhältnisses der Anzahl von S-Atomen in dem Ausgangsgas), der freien Elektronendichte, der Elektronenbeweglichkeit und der Se-Konzentration durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die Se-Konzentration der Probe Nr. 5-1 wurde aus ihrer freien Elektronendichte abgeschätzt.
Tabelle 4
Beispiel 6
Es wurde Se-dotierter Diamant synthetisiert durch Implantieren von Se-Ionen in einen Einkristalldiamanten unter den folgenden Bedingungen: eine Se-Beschleunigungsspannung von 180 keV und eine Se-Injektion von 4×10¹⁵ Ionen/cm². Nach Ausglühen im Vakuum wurden am Se-dotierten Diamanten Hall-Koeffizientenmessungen und Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands durchgeführt. Es ergab sich, daß der Diamant ein Halbleiter des n-Typs war, da er einen negativen Hall-Koeffizientenwert aufwies. Der Bereich des Diamanten, in welchen Se injiziert worden war, wies eine mittlere freie Elektronendichte von 10¹⁵ (1/cm³) und eine Elektronenbeweglichkeit von 10 (cm²/Vs) auf.
Beispiel 7
Unter Verwendung eines Reaktionsgases, bestehend aus 1,0% CH₄, 0,00001% bis 0,01 HCl, und dem Rest H₂, wurden Cl- dotierte Diamantfilme mit einer Dicke 1,2 µm auf der (111)- Fläche eines Einkristall-Diamantsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung aufwachsen gelassen durch ein bekanntes Mikrowellenplasma- unterstütztes CVD-Verfahren. Der Druck in dem Reaktionssystem wurde auf 45 Torr gehalten, und die angewandte Mikrowelle wies eine Frequenz von 2,45 GHz und eine Ausgangsleistung von 350 W auf.
Messungen des spezifischen elektrischen Widerstands und des Hallkoeffizienten zeigten, daß die im Beispiel 4 ausgewachsenen Cl-dotierten epitaxialen Diamantfilme negative Hall-Koeffizientenwerte zeigten und daher Halbleiter des n-Typs waren. Die Konzentration von Cl in den Diamantproben wurde ebenfalls durch SIMS gemessen. Die Ergebnisse der Cl/C (%)-Berechnung und Messungen der freien Elektronendichte, Elektronenbeweglichkeit und Cl-Konzentration sind nachstehend in Tabelle 5 angegeben. Die Cl-Konzentration der Probe 7-1 wurde aus ihrer freien Elektronendichte abgeschätzt.
Tabelle 5
Beispiel 8
Ein Cl-dotierter Diamant wurde synthetisiert durch Implantieren von Cl-Ionen in einen Einkristalldiamanten unter den folgenden Bedingungen: eine Cl-Beschleunigungsspannung von 80 keV und eine Cl-Injektion von 2×10¹⁴ Ionen/cm². Nach Ausglühen bei 5 GPa und 1300°C wurden an dem Cl-dotierten Diamanten Messungen des Hall-Koeffizienten und des elektrischen Widerstands durchgeführt. Der Diamant wies einen negativen Hall-Koeffizientenwert auf und stellte sich daher als Halbleiter des n-Typs heraus.
Zwar wurde die Erfindung im einzelnen und unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen besprochen, es wird jedoch einem Fachmann deutlich, daß unterschiedliche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

1. Halbleitender Diamant mit Diamant-Kohlenstoff und zumindest einem Dotierungsmittel, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus S, Se und Cl besteht.
2. Halbleitender Diamant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Dotierungsmittels im Bereich von etwa 1×10¹² bis 1×10²¹ cm-3 des halbleitenden Diamanten liegt.
3. Halbleitender Diamant nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Dotierungsmittels im Bereich von etwa 1×10¹⁵ bis 1×10²⁰ cm-3 des halbleitenden Diamanten liegt.
4. Halbleitender Diamant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel S ist.
5. Halbleitender Diamant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel Se ist.
6. Halbleitender Diamant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel Cl ist.
7. Halbleitender Diamant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Diamant ein Halbleiter des n-Typs ist.
8. Halbleitender Diamant nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Diamant einen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 1×10-2 bis 1×10⁶ Ωcm aufweist.
9. Halbleitender Diamant nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Diamant eine freie Elektronendichte von etwa 1×10¹² bis 1×10²¹ cm-3 aufweist.
10. Halbleitender Diamant nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Diamant eine Elektronenbeweglichkeit von etwa 1×10-1 bis 1×10³ cm²/Vs aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Diamanten, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • (a) Mischung eines Gases, welches Kohlenstoff enthält, und zumindest eines Gases, welches ein aus S, Se und Cl ausgewähltes Dotiermittel enthält, mit einem molaren Verhältnis der Dotierungsmittelatome zu den Kohlenstoffatomen von etwa 0,001% bis 10%; und
  • (b) Reagieren der Mischung zur Erzeugung eines halbleitenden Diamanaten, der Diamantkohlenstoff und das Dotierungsmittel enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Mischung durch eine Metastabilen-Dampfphasen-Ablagerungs-Reaktion erfolgt.
13. Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Diamanten, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • (a) Mischung eines Diamantpulvers und zumindest einer Substanz, die ein Dotiermittel umfaßt, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus S, Se und Cl besteht; und
  • (b) Reagieren der Mischung bei einer Temperatur und einem Druck, die zur Herstellung eines halbleitenden Diamanten ausreichen, welcher Diamantkohlenstoff und das Dotierungsmittel erfaßt.
14. Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Diamanten, gekennzeichnet durch den Schritt des Injiziierens einer ionisierten Substanz, die ein Dotiermittel aufweist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus S, Se und Cl besteht, in eine Kohlenstoffdiamantmatrix zur Erzeugung eines halbleitenden Diamanten, der mit dem Dotiermittel in einer Menge von etwa 1×10¹² bis 1×10¹⁷ Ionen pro cm³ des halbleitenden Diamanten dotiert ist.
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