DE60127383T2

DE60127383T2 - Behandlungsmethode für eine diamantoberfläche und entsprechende oberfläche

Info

Publication number: DE60127383T2
Application number: DE60127383T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Briand; Nicolas Bechu; Alix Gicquel; Jocelyn Achard
Original assignee: Universite Pierre et Marie Curie Paris 6
Current assignee: Universite Pierre et Marie Curie Paris 6
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: EP1258029A1; WO2001059817A1; EP1258029B1; US6841249B2; US20030118828A1; JP2003522710A; FR2804623B1; AU2001235624A1; CA2399588A1; FR2804623A1; DE60127383D1; ATE357737T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche, in welchem

– Ionen erzeugt werden, die jeweils mindestens drei positive Ladungen aufweisen, und
– ein Bündel dieser Ionen zur Oberfläche gesendet wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Diamantoberfläche und auf Anwendungen eines solchen Verfahrens oder einer solchen Oberfläche.
Ein Verfahren des oben erwähnten Typs ist in den internationalen Patentanmeldungen WO-98/29901 und WO-98/54747 beschrieben.
Insbesondere bezieht sich das Dokument WO-98/29901 auf eine Strukturmodifizierung ohne Kontakt von Ionen mit einer Oberfläche eines Halbleiters, um auf dieser Oberfläche isolierende Zonen zu bilden.
Das Dokument WO-98/54747 beschreibt seinerseits eine Ätztechnik durch Ionen. In einer bestimmten Ausführungsform, die in diesem Dokument offenbart wird (siehe Anspruch 8), sendet man das Bündel zu einem Halbleiter oder einem Isolator und modifiziert lokal die elektrische oder chemische Eigenschaft oder die Topographie der Oberfläche durch dieses Bündel, ohne dass das Bündel mit der Oberfläche in Kontakt gebracht wird.
Der Artikel von Watanabe et al., der unter dem Titel "Effect of ion implantation of ion-plated diamond-like carbon films" in Diamond and Related Materials 3 (1994) 1117–1119 erschienen ist, beinhaltet die Steuerung der Struktur eines dem Diamant gleichwertigen (D.L.C.) Kohlenstofffilms, der eine harte Beschichtung für Werkzeugstähle darstellt, durch Implantation geladener Ionen.
Die vorliegende Erfindung zielt gemäß Anspruch 1 auf eine Technik ab, die die Bildung leitfähiger Zonen auf einer isolierenden Oberfläche ermöglicht, bei der überraschenderweise nur das alleinige Senden eines Ionenbündels notwendig ist. Die Erfindung zielt auf eine Technik ab, die die Bildung derartiger kleiner und steuerbarer Zonen ermöglicht.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Behandlung einer isolierenden Oberfläche, das es ermöglicht, wenigstens eine Zone dieser Oberfläche leitfähig zu machen, wobei wider Erwarten das Senden eines Ionenbündels zur Oberfläche verwirklicht wird.
Die Erfindung betrifft auch eine isolierende Oberfläche, die kleine leitende Inseln abgrenzt, die einen Durchmesser von weniger als 10 nm haben und durch das Behandlungsverfahren der Erfindung erhalten werden können.
Die Erfindung zielt auch auf Anwendungen der vorliegenden Technik auf die Mikroelektronik ab, um Speicher für ein Elektron zu verwirklichen, und auf die Herstellung von Kaltkathoden, insbesondere für Flachbildschirme.
Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung in einem Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche, in welchem

– man Ionen erzeugt, die jeweils mindestens drei positive Ladungen aufweisen, und
– man ein Bündel der mehrfach positiv geladenen Ionen so in Richtung der Diamantoberfläche sendet, dass auf mindestens einer Zone dieser Oberfläche eine lokale Strukturmodifizierung verursacht wird, die ein Leitfähigmachen dieser Zone ermöglicht,
– jedes Ion eine solche Ladung, eine solche kinetische Energie und einen solchen Einfallswinkel hat, dass die erzeugte Strukturmodifizierung sich über eine Fläche erstreckt, die größer als das Vierfache und vorzugsweise das Zehnfache der Oberfläche eines Atoms des Diamanten und kleiner als 22 500 nm² ist.

Unter "Diamant" versteht man nicht nur einen natürlichen oder künstlichen Diamanten (der z.B. durch ein CVD-Verfahren – chemische Bedampfung – oder HPHT-Verfahren – Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren – hergestellt wird) und der polykristallin oder monokristallin ist, sondern auch einen "amorphen sp³-Kohlenstoff" (diamantartiger Kohlenstoff), der eine sp³-Bindung wie der Diamant, aber eine andere kristallographische Struktur aufweist. Die Oberfläche des Diamanten wird vorzugsweise in Form einer dünnen Schicht auf einem Substrat hergestellt, das vorzugsweise aus Silicium besteht.
Es ist insbesondere überraschend, dass das Senden eines Ionenbündels auf eine derartige isolierende Oberfläche, die aus Diamant besteht (d.h. reinem kristallisierten Kohlenstoff in einer Diamantstruktur), lokal zur stabilen Bildung von leitfähigen Zonen führen kann. Dieser Effekt beruht auf einem bisher unerforschten physikalischen Phänomen, gemäß dem die Struktur des Diamanten auf einer dünnen Oberfläche durch ein oder mehrere einzelne Ionen zu einer allotropen leitfähigen Abart modifiziert werden kann. Tatsächlich weist der Kohlenstoff mehrere allotrope kristalline Formen auf, die insbesondere den Diamanten (isolierende Form) und den Graphit (leitfähige Form) umfassen; und ein Ion, das wenigstens drei positive Ladungen aufweist, ist befähigt, in der Oberfläche des Diamanten eine große Fehlstelle, bezogen auf atomare Größen, makroskopisch aber von geringer Größe, hervorzurufen. Ein solches Ion bewirkt inmitten der Oberfläche des Diamanten ein massives Abwandern von Elektronen, die es ermöglichen, einen derartigen Effekt zu erhalten.
Demgegenüber beruht z.B. die Technik, die im Dokument WO-98/54747 beschrieben ist, auf dem Ausstoßen von Atomen, die in den Molekülen der betreffenden Oberfläche vorliegen (siehe insbesondere Seite 8, Zeile 7–19), und demgemäß ist sie in ihrem Ziel und ihrer Anwendung von dem Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr verschieden.
Die Arbeitsweisen mit dem Ionenbündel werden vorzugsweise im Vakuum durchgeführt. Dieses Vakuum kann einem relativ hohen Druck entsprechen, z.B. in der Größenordnung von 10^–9 Pa. Es kann auch ein Ultravakuum sein.
Die Ionen, die jeweils wenigstens drei positive Ladungen aufweisen, werden als mehrfach geladene positive Ionen bezeichnet. Z.B können die einfach geladenen Ionen keinesfalls den angegebenen Effekt erzeugen, der aus der lokalen Erzeugung stabiler leitfähiger Zonen auf der Oberfläche des Diamanten besteht. Hochenergetische einfach geladene Ionen könnten bei ihrem Durchgang durch das gesamte Material a priori kristallographische oder chemische Bindungen lokal spalten. Sie würden jedoch nur punktuelle Fehlstellen auf der Oberfläche in atomaren Größenordnungen erzeugen. Derartige Fehlstellen von punktueller Tiefe in der Oberfläche erlauben nicht die Verwendung von erzeugten leitfähigen Zonen. Die so erzeugten Fehlstellen haben insbesondere die Neigung, durch thermische Effekte auf natürliche Weise repariert zu werden, so dass eine abschließende chemische Behandlung notwendig wäre, um eine stabile leitfähige Zone zu erhalten.
Die gebildeten leitfähigen Zonen haben leitfähige Eigenschaften, die denen des Graphits ähnlich sind, was sich durch die strukturelle Modifizierung des Diamanten erklärt, indem man ihn in eine andere allotrope, Nichtdiamant-Abart überführt, was sich insbesondere durch einen Verlust der kristallinen Eigenschaft des Diamanten äußert.
Das obige Verfahren ist zur Bildung von sehr kleinen lokalisierten leitfähigen Zonen, wie kleine leitende Inseln, die einen Durchmesser von weniger als 150 nm und vorzugsweise von weniger als 10 nm haben, zur Bildung von leitenden Linien oder Teilen von leitfähigen Oberflächen oder zur strukturellen Modifizierung der gesamten Oberfläche des Diamanten verwendbar.
Die leitfähige Zone, die durch den Aufprall eines der Ionen des Bündels erzeugt wird, hat eine bestimmte Oberfläche und eine bestimmte Tiefe auf einer Oberfläche des Diamanten, die durch die Ladung, die kinetische Energie und gegebenenfalls den Einfallswinkel des Ions gegeben sind.
Demgegenüber können die einfach geladenen Ionen individuell nur Fehlstellen erzeugen, die eine Fläche haben, welche kleiner als das Zehnfache der Oberfläche eines Atoms ist, und das massive Senden eines Ionenbündels kann nur zu leitfähigen Oberflächen führen, die sehr viel größer als 22.500 nm² sind.
Nachstehend versteht man unter "lokaler struktureller Modifizierung" eine Modifizierung auf einer Fläche in dem oben angegebenen Bereich.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform mit einer lokalen strukturellen Modifizierung sendet man das Bündel auf derartige Weise, dass mindestens eine kleine leitende Insel eines Durchmessers von weniger als 150 nm gebildet wird.
Die leitenden kleinen Inseln haben vorteilhaft einen Durchmesser von weniger als 10 nm und vorzugsweise zwischen 2 und 6 nm. Das Behandlungsverfahren der Erfindung ermöglicht eine derartige Präzision der lokalen strukturellen Modifizierung, wobei jedes der Ionen eine kleine Insel bilden kann.
Man verwendet nun vorzugsweise die kleinen leitenden Inseln als Speicher für ein Elektron (Punkte). Diese letzteren sind besonders für mikroelektronische Anwendungen brauchbar.
In einer anderen Form der ersten Ausführungsform verwendet man die kleinen leitenden Inseln als Speicher zur Nachspeisung von Kaltkathoden. Die Größe der kleinen leitenden Inseln ist nun vorteilhaft größer als 10 nm und besonders bevorzugt größer als 100 nm.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sendet man das Bündel auf derartige Weise, dass leitende Linien gebildet werden, die isolierende Muster abgrenzen.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform sendet man das Bündel dergestalt, dass wenigstens ein Teil der Diamantoberfläche leitend wird.
Um dies zu erreichen, verwendet man vorzugsweise eine lokale strukturelle Modifizierung dieser Oberflächenteile durch Abtasten mit einem Bündel. Dies ermöglicht eine Präzision, die der Größe des Bündels und ihrer Führung entspricht, d.h. klassisch gesprochen kleiner als 1 μm.
In einer besonderen Form der dritten Ausführungsform wird die gesamte Oberfläche des Diamanten leitend gemacht.
Gemäß einer bevorzugten Form der lokalen strukturellen Modifizierung wird diese zufällig bewirkt. Somit besteht insbesondere die erste Art der Ausführungsform nun darin, kleine leitende Inseln zu bilden, die auf zufällige Weise auf der Oberfläche des Diamanten verteilt sind, wobei die Anzahl der kleinen leitenden Inseln pro Oberflächeneinheit durch die Anzahl der Ionen definiert ist, die diese Oberfläche erreichen.
In einem anderen Modus der lokalen strukturellen Modifizierung wird diese gemäß einem vorbestimmten Schema verwirklicht.
Insbesondere werden auf vorteilhafte Weise die Zonen der Oberfläche selektiv behandelt, indem man das Bündel zu Führungsvorrichtungen schickt, wobei das Bündel mit den Führungsvorrichtungen zur Oberfläche geleitet wird, und indem auf wiederholte Weise die folgenden Arbeitsgänge durchgeführt werden:

– es erfolgt ein räumlich-zeitlicher Nachweis von Wechselwirkungen von Ionen des Bündels mit der Oberfläche,
– das Bündel wird unterbrochen,
– es erfolgt eine relative Verschiebung der Oberfläche in Bezug auf die Position des Bündels und
– das Bündel wird wiederhergestellt.

Das relative Verschieben der Oberfläche in Bezug auf die Position des Bündels kann ein Verschieben der Oberfläche oder ein Verschieben des Bündels implizieren, und zwar durch Abänderung ihrer Position oder Orientierung. Man bewirkt so die lokale strukturelle Modifizierung auf sukzessive Weise, Zone nach Zone. In einer Abänderung der Ausführungsform leitet man gleichzeitig mehrere Bündel zur Oberfläche.
Der räumlich-zeitliche Nachweis besteht in der gleichzeitigen Identifizierung der Positionen und der Momente der Wechselwirkungen.
Indem man auf diese Weise verfährt, beherrscht man die Zeiten der Einwirkung auf die Oberfläche des Diamanten und die relativen Verschiebungen dieser Oberfläche in Bezug auf das Ionenbündel. Diese Beherrschung erzeugt eine sehr große Zuverlässigkeit. Tatsächlich bringt die lokale strukturelle Modifizierung durch Ionen ein zufälliges Eintreffen von Ionen auf der Auftreffplatte Ziel mit sich, sowohl vom räumlichen als auch zeitlichen Gesichtspunkt aus gesehen. Das Verfahren der gesteuerten lokalen strukturellen Modifizierung, wie oben angegeben ist, ermöglicht ein Anpassen der Behandlung an diese zufälligen Phänomene.
Eine ausführliche Beschreibung mehrerer Ausführungsformen eines derartigen Verfahrens findet man in der internationalen Patentanmeldung WO-98/54747. Alle diese Ausführungsformen sind auf die vorliegende Erfindung anwendbar, wobei die Steuerung der lokalen strukturellen Modifizierung dieses Standes der Technik mit der Auswahl einer Diamantoberfläche und der Verwendung von Ionen, die jeweils wenigstens drei positive Ladungen aufweisen, kombiniert wird.
Insbesondere werden die folgenden Eigenschaften getrennt oder gemäß allen ihren technisch möglichen Kombinationen vorteilhaft angewendet:

– das Ionenbündel wird zwischen der Ionenquelle und der zu behandelnden Oberfläche räumlich lokalisiert, vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Kollimatoren des Bündels,
– die Position des Bündels wird gesteuert und es wird abgekühlt,
– es erfolgt eine monokinetische Auswahl von Ionen zwischen der Ionenquelle und der zu behandelnden Oberfläche,
– das Ionenbündel wird durch Anlegungsvorrichtungen eines elektrischen Feldes in etwa parallel zur zu behandelnden Oberfläche unterbrochen, vorteilhafter Weise in Kombination mit der Verwendung eines Kollimators,
– die Führungsvorichtungen umfassen Anlegungsvorrichtungen eines Magnetfeldes, das das Ionenbündel in einem bestimmten Winkel ablenkt, wobei das Magnetfeld vorzugsweise gleichförmig ist und der Ablenkungswinkel vorzugsweise 90° beträgt,
– die Führungsvorrichtungen umfassen Anlegungsvorrichtungen eines elektrischen Feldes, das eine elektrische Ablenkung erzeugt,
– die Führungsvorrichtungen bewirken zugleich ein kombiniertes magnetisches und ein elektrisches Feld, z.B. in einem Wien-Filter,
– es erfolgt eine relative Verschiebung der Oberfläche in Bezug auf die Position des Bündels durch wenigstens ein Element, das aus einem piezoelektrischen Quarz und einem keramischen Material ausgewählt ist, wobei die Oberfläche des Diamanten in Bezug auf das auf diese Oberfläche einfallende Ionenbündel verschoben wird,
– man bewirkt eine lokale topographische Steuerung und/oder der elektrischen Leitfähigkeit der behandelten Oberfläche, vorzugsweise durch ein Tunnelmikroskop und/oder ein Atomkraftmikroskop,
– es wird eine Wechselwirkung von Ionen mit der zu behandelnden Oberfläche ohne Kontakt zwischen dem Bündel und der Oberfläche erzeugt; der räumlich-zeitliche Nachweis umfasst nun eine Nachweistechnik, die aus Folgenden ausgewählt ist:
– das Messen von Photonen, die bei Durchgängen von extrahierten Elektronen von einer elektronischen Schicht zu einer anderen von hohlen Atomen des Ionenbündels emittiert werden (vorzugsweise Messung von emittierten Röntgenstrahlen)
– der Nachweis von Elektronen, die durch den Auger-Effekt durch hohle Atome emittiert werden,
– der Nachweis von Ionen oder hohlen Atomen selbst (vorzugsweise Position, Geschwindigkeit und Ladung von zurückgestreuten hohlen Atomen),
– der Nachweis von ionisierten Fragmenten von Molekülen der Behandlungsoberfläche, die unter dem Effekt von Wechselwirkungen ausgestoßen werden (abgetrennte Atome),
– der Nachweis einer Elektronengarbe, die unter dem Effekt von Wechselwirkungen emittiert wird,
– das Messen von Photonen, die von Atomen der Diamantoberfläche emittiert werden, und
– die Kombination von mehreren dieser Techniken.

Das Behandlungsverfahren kann eine Wechselwirkung auf Distanz, eine Wechselwirkung durch einen potentialen Effekt und/oder eine Wechselwirkung unter In-Kontakt-Treten des Ionenbündels und der Diamantoberfläche einschließen, wobei ein Eindringen von Ionen unter die Oberfläche (kinetischer Effekt) eingeschlossen sein kann.
Somit sendet man in einer ersten bevorzugten Form der Wechselwirkung das Ionenbündel dergestalt, dass es mit der Oberfläche in Kontakt tritt und in dieselbe ein. Dann werden vorteilhaft Ionen produziert, die eine anfängliche kinetische Energie zwischen 5 eV/q und 500 keV/q haben.
In einer zweiten Form der Wechselwirkung legt man an das Bündel eine Verzögerungsspannung in der Nähe der Oberfläche an, um so den Ionen des Bündels eine mittlere gesteuerte Geschwindigkeit zu verleihen, wobei die Ionen, aus den Diamantatomen Elektronen extrahieren ohne mit der Oberfläche in Kontakt zu treten und somit die Bindungen zwischen diesen Atomen modifiziert werden.
Man verlangsamt nun vorteilhaft die Ionen auf derartige Weise, dass sie in der Nähe der Oberfläche eine kinetische Energie zwischen 5 × 10^–2 eV/q und 5 eV/q haben.
Diese Wechselwirkungstechnik ohne Kontakt wird in der internationalen Patentanmeldung WO-98/54747 im Falle einer Steuerung des Ätzens und in der internationalen Patentanmeldung WO-98/29901 zur Bildung von isolierenden Zonen auf einer halbleitenden Oberfläche ausführlich beschrieben. Auf die Gesamtheit der Techniken, die in den beiden Fällen des Standes der Technik aufgezeigt und entwickelt wurden, wird in der vorliegenden Erfindung mit den folgenden Anpassungen Bezug genommen: bei der Anmeldung WO-98/54747 muss das Verfahren für ein Bündel von mehrfach geladenen Ionen und eine Diamantoberfläche spezifiziert werden.
Im Übrigen ist das vorliegende Verfahren nicht auf die in dieser Vorveröffentlichung beschriebene Technik der Steuerung der lokalen strukturellen Modifizierung beschränkt und gilt insbesondere für ein zufälliges Ätzen. Beim Dokument WO-98/29901 wird das Behandlungsverfahren auf eine Diamantoberfläche angewendet, und es werden so leitfähige Zonen auf einer isolierenden Oberfläche und keine isolierenden Zonen auf einer halbleitenden Oberfläche erzeugt.
Gemäß einer dritten Form der Wechselwirkung berühren die Ionen die Oberfläche, jedoch ohne ein heftiges Aufprallen, so dass sie nicht in die Oberfläche eindringen können und nur in dem obersten Teil der Oberfläche in Wechselwirkung treten.
In der dritten Art von Wechselwirkung werden die Ionen vorteilhaft abgebremst, bis sie eine Energie erreichen, die weniger als 5 eV/q bzw. weniger als 25 eV/q beträgt.
In einer vorteilhaften ersten Ausführungsform der Oberfläche des Diamanten ist diese eine Oberfläche eines monokristallinen, künstlichen oder natürlichen Diamanten.
In einer zweiten vorteilhaften Form ist sie eine Oberfläche eines polykristallinen Diamanten, die vorzugsweise durch eine Technik der chemischen Bedampfung (Chemical Vapor Deposition oder CVD) oder eine Hochdruck-Hochtemperatur (HPHT)-Technik erhalten wird. Die Oberfläche des Diamanten ist dann vorteilhaft eine Schicht, die auf einem Substrat, z.B. Silicium, abgeschieden wird.
Die Verwendung einer Oberfäche eines polykristallinen Diamanten, der Monokristalle verschiedener Größen aufweist, vorzugsweise CVD oder HPHT, verursacht auf vorteilhafte Weise ein Anwachsen der Anzahl von verfügbaren Elektronen. Tatsächlich ermöglicht eine derartige Ausführung eine Modifizierung des Teils der kristallinen Oberfläche in Bezug auf Korn-Verbindungsstellen, die Leiter sind, wobei die Letzteren somit vorteilhaft ihren isolierenden Nachbarn Elektronen liefern können.
Die Bestrahlungstechnik einer derartigen Oberfläche ermöglicht auch a posteriori und auf eine industriell einfache Weise die Beziehung zwischen leitfähiger Oberfläche und isolierender Oberfläche zu steuern.
Diese Durchführungen mit Monokristallen verschiedener Größen sind für die Herstellung von Kaltkathoden besonders interessant, denn sie gewährleisten eine Nachspeisung von Elektronen.
In einer dritten vorteilhaften Form ist diese Oberfläche eine Oberfläche aus amorphem sp³-Kohlenstoff.
Vorteilhaft ist die Oberfläche des Diamanten durch eine atomare Monoschicht, vorzugsweise aus Wasserstoff oder Sauerstoff, passiviert. Diese Monoschicht kann leitfähig (z.B. Wasserstoff oder isolierend (z.B. Sauerstoff) sein. In einer anderen Ausführungsform ist die Diamantoberfläche eine natürliche Oberfläche.
Die Erfindung betrifft auch eine Diamantoberfläche, die kleine leitende Inseln eines Durchmessers von größer als 2 und vorzugsweise 3 Atomabständen und kleiner als 10 nm und vorzugsweise zwischen 2 und 6 nm eingrenzt.
Die kleinen Inseln haben vorteilhaft leitfähige Eigenschaften, die denjenigen von Graphit ähnlich sind.
Eine derartige Oberfläche kann insbesondere durch das Behandlungsverfahren gemäß der Erfindung erhalten werden.
Die Erfindung betrifft auch die Anwendung einer solchen Oberfläche auf die Mikroelektronik, bei der kleine leitende Inseln als Speicher eines Elektrons verwendet werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die Anwendung des Behandlungsverfahrens zur Herstellung von Kaltkathoden, insbesondere für Flachbildschirme.
Die Erfindung wird mit Hilfe von Ausführungsbeispielen der Erfindung erläutert und besser verstanden, die nachstehend unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen angegeben sind, in denen:
1 ein mit einer Diamantschicht bedecktes Siliciumplättchen zeigt;
2A das Plättchen der 1 nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2B das Plättchen der 1 nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
2C das Plättchen der 1 nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
3 ein Blockdiagramm der unterschiedlichen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Steuerung der lokalen strukturellen Modifizierung ist, wodurch es ermöglicht wird, ein Plättchen wie jenes der 2A oder der 2B zu erhalten;
4 eine Ausführungsform einer Vorrichtung der strukturellen Iodifizierung darstellt, die es insbesondere ermöglicht, das Verfahren unter Steuerung der lokalen strukturellen Modifizierung anzuwenden, wobei die Hauptschritte desselben in der 3 schematisch aufgeführt sind, und
5 die Wechselwirkung eines positiven mehrfach geladenen Ions mit der Oberfläche des Plättchens der 1 bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
Ein Plättchen 1 (1) umfasst ein Substrat 2 aus Silicium, das mit einer Diamantschicht 3 bedeckt ist, die auf dem Substrat 2 abgeschieden ist. Die Schicht 3, welche z.B. eine Dicke zwischen 1 und 500 μm aufweist, ist durch eine Monoschicht 4 aus Wasserstoff oder Sauerstoff passiviert. Die Schicht 3 definiert somit eine Oberfläche 5, die den Oberflächenanteil des Plättchens 1 darstellt, der von der Diamantschicht 3 eingenommen wird. Da der Diamant ein sehr guter elektrischer Isolator ist, ist die Schicht 3 stark isolierend unter der Monoschicht 4.
Das nachstehend beschriebene Behandlungsverfahren ermöglicht die Umwandlung des Plättchens 1 auf drei mögliche Arten:

– in ein Plättchen 2A, in dem die Oberfläche 5A eine Diamantschicht 10A umfasst, die mit kleinen leitenden Inseln 6 sehr geringer Größen von weniger als 150 nm, vorteilhafter Weise von weniger als 10 nm und vorzugsweise zwischen 2 und 6 nm versehen ist (2A);
– in ein Plättchen 2B mit einer Oberfläche 5B, die eine Diamantschicht 10B umfasst, in der leitende Linien 7 ausgebildet sind, die isolierende Muster 8 abgrenzen (2B);
– in ein Plättchen 2C mit einer Oberfläche 5C, die eine Diamantschicht 10C umfasst, in der Teile der leitfähigen Oberfläche 9 ausgebildet sind (2C).

Die zwei ersten Ausführungsformen (Plättchen 2A und 2B) entsprechen einer selektiven lokalen Behandlung der Oberfläche, wobei die dritte Ausführungsform (Plättchen 2C) ebenfalls durch eine lokale strukturelle Modifizierung erhalten werden kann. Ein spezieller Fall der dritten Ausführungsform ist derjenige, bei dem die Oberfläche vollständig behandelt ist. Eine der äußerst interessanten Besonderheiten der Plättchen 2A und 2B und 2C (außerhalb der Behandlung der gesamten Oberfläche 5) besteht darin, dass die sehr leitfähigen Zonen, deren Größen perfekt beherrscht werden können, den stark isolierenden Zonen benachbart sind. Exakter ausgedrückt: die kleinen leitenden Inseln 6 oder die leitenden Linien 7 sowie die Anteile der Oberfläche 9 haben elektrische Eigenschaften, die denen des Graphits ähnlich sind. Gemäß Behandlungsverfahren, die zu den Plättchen 2A, 2B und gegebenenfalls 2C führen, ergibt eine erste Form der zufälligen lokalen strukturellen Modifizierung den Vorteil der Schnelligkeit und eine zweite Form der räumlich gesteuerten lokalen strukturellen Modifizierung ergibt den Vorteil der Präzision.
Das Erhalten von Plättchen des Typs 2A ist im Bereich der Mikroelektronik besonders interessant, denn die kleinen leitenden Inseln 6, deren Durchmesser genügend beherrscht werden kann, können als Speicher für ein Elektron dienen. Informationen können auch in dem Plättchen 1 gemäß dem Vorliegen oder Fehlen eines Elektrons in jedem dieser Speicher gespeichert werden.
Die Plättchen des Typs 2A sind ebenfalls für die Herstellung von Kaltkathoden brauchbar. In diesem Fall dienen die kleinen leitenden Inseln 6 als Speicher zur Nachspeisung solcher Kaltkathoden.
Das Behandlungsverfahren der Oberfläche 5 wird nun in einer bestimmten Ausführungsform ausführlich beschrieben, die auf der Verwendung einer speziellen Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung beruht, welche in der 4 dargestellt ist. Diese Vorrichtung ermöglicht es, irgendeines der Plättchen 2A, 2B oder 2C zu erhalten, sie erlaubt eine zufällige oder räumlich gesteuerte Behandlung und ermöglicht eine Wechselwirkung zwischen dem Ionenbündel und der Oberfläche 5 mit oder ohne Kontakt.
Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung umfasst eine Ionenquelle 20, die positive mehrfach geladene Ionen erzeugt. Die Ionenquelle 20 kann die Herstellung von Ionen im Inneren eines sehr heißen Plasmas verwenden, das in magnetischen Strukturen eingeschlossen ist, wie eine ECR (Electron Cyclotron Resonance)-Quelle. Sie kann auch auf dem Funktionsprinzip der Kompression von Elektronenbündeln in einer Zylinderspule beruhen, wobei in das Elektronenbündel injizierte Atome gleichzeitig ionisiert und durch Raumladung eingefangen werden. Die Ionenquelle 20 kann auch vom Typ EBIS (Electron Beam Ion Source) sein.
Die von der Ionenquelle 20 emittierten Ionen können z.B. Argon, geladenes Ar¹⁷⁺ oder Ar¹⁸⁺, Sauerstoff oder Uran sein. Sie können auch aus leichteren Ionen bestehen, wie Bor und Kohlenstoff. Die Anzahl der positiven Ladungen kann von einigen Einheiten bis zu 92 für Uran variieren.
Die Ionenquelle 20 erzeugt auch ein Ionenbündel 41 gemäß einer ersten Richtung 51. Die emittierten Ionen haben eine anfängliche kinetische Energie in der Größenordnung von mehreren keV/q, z.B. zwischen 5 und 20 keV/q, wobei q die Anzahl der positiven Ladungen jedes dieser Ionen bezeichnet.
Das Bündel 41 wird zu Auswahlvorrichtungen einer ausgewählten Ionenart, z.B. Ar¹⁷⁺, geleitet. Die Auswahlvorrichtungen bestehen vorteilhaft aus ersten Anlegungsvorrichtungen 21 eines Magnetfeldes 33, das zwei gegenüberliegende Spulen 31 und 32 oder Permanentmagnete umfasst. Das Magnetfeld 33 ist vorzugsweise gleichförmig. Es kann auch ungleichförmig sein, so dass es fokussierend ist. Das Magnetfeld 33 steht vorzugsweise senkrecht zur Richtung 51 des einfallenden Bündels 41. Die Auswahlvorrichtungen erzeugen so ein Bündel von Ionen 42, die in einer Richtung 52 ausgewählt sind. Beim gesteuerten Ätzen werden die Ionen des Bündels 42 vorzugsweise nacheinander geschickt. Beim zufälligen Ätzen werden sie zu unterschiedlichen Stellen geschickt, wobei jedes der Ionen eine Vertiefung auf der Oberfläche 5 für die Bildung einer kleinen leitenden Insel 6 erzeugen kann.
In einer anderen Ausführungsform sind die Auswahlvorrichtungen Anlegungsvorrichtungen eines elektrischen Feldes.
Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung umfasst vorzugsweise ein System der direkten Steuerung der Position des Bündels 42 mit der Bezugszahl 22.
Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung umfasst dann Unterbrechungsvorrichtungen des Bündels 42, die vorzugsweise eine Blende 24 des Bündels mit elektronischer Steuerung darstellen. Diese Blende 24 soll das Bündel 42 unterbrechen, wenn eine lokale strukturelle Modifizierung auf der Oberfläche 5 nachgewiesen wird.
In einer Abänderung der Ausführungsform ist die Blende 24 durch Anlegungsvorrichtungen eines elektrischen Feldes senkrecht zur Richtung 52 des Bündels 42 ersetzt, wobei das Anlegen und Unterdrücken dieses elektrischen Feldes die Rolle des Schließens bzw. des Öffnens der Blende 24 spielen.
Das Bündel 42 wird zu Führungsvorrichtungen geleitet, die das Bündel 42 zur zu behandelnden Oberfläche 5 führen. Diese Führungsvorrichtungen bestehen vorteilhaft aus zweiten Anlegungsvorrichtungen 23 eines gleichförmigen Magnetfeldes 36, das zwei gegenüberliegende Spulen 34 und 35 oder Permanentmagnete umfasst. Das Magnetfeld 36 steht vorzugsweise senkrecht zur Ausbreitungsrichtung 52 des Bündels 42, führt so das Bündel 42 in einer Richtung 53 vorzugsweise in einem senkrechten Einfallswinkel zur Oberfläche 5.
In einer abgeänderten Ausführungsform bestehen die Führungsvorrichtungen aus Anlegungsvorrichtungen eines statischen oder gepulsten elektrischen Feldes.
Vorzugsweise liegen die Unterbrechungsvorrichtungen des Bündels auch nach den Spulen 34 und 35 vor.
Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung umfasst auch vorteilhaft ein System der räumlichen Lokalisierung des Bündels 42, das z.B. aus einem oder mehreren Kollimatoren 25, 26 besteht. Für eine Behandlung hoher Präzision handelt es sich bei den Kollimatoren um nanometrische Kollimatoren.
Das Plättchen 1, das die Stelle der Auftreffplatte einnimmt, ist auf einem Übertrager 27 montiert, der die Bewegungen gemäß zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen 37 und 38 und senkrecht zur Richtung 53 des Bündels 42 ermöglicht. Der Übertrager 27 umfasst z.B. zwei piezoelektrische Quarze oder zwei keramische Teile.
Bei der Durchführung mit Wechselwirkung ohne Kontakt wird ein elektrisches Feld zum Abbremsen des Ionenbündels 42 in der Nähe der Auftreffplatte durch Polarisation derselben angelegt. Dieses elektrische Feld verlangsamt in ausreichendem Maße die Ionen des Bündels 42, damit dieselben Elektronen aus der Oberfläche 5 extrahieren, ohne dass ein Kontakt mit dieser Oberfläche erfolgt, und sie in Form von hohlen Atomen zurückgestreut werden.
Das elektrische Abbremsfeld verleiht den Ionen auf kontrollierte Weise eine Energie, die so niedrig wie 0,025 eV/q sein kann. Das Anlegen des elektrischen Feldes kann mittels eines ebenen Kondensators mit Potentiometer durchgeführt werden.
In einer abgeänderten Ausführungsform wird das Abbremsen nicht auf der Auftreffplatte, sondern an irgendeiner Stelle der Leitung des Bündels durch Polarisation der Leitung durchgeführt.
Die von der Oberfläche 5 zurückgestreuten hohlen Atome bilden ein Bündel 43, das in einer Richtung 54 parallel zur Richtung 53 und in entgegengesetzter Richtung zum Bündel 42 zurückgeführt wird. Das Bündel 43 von hohlen Atomen durchquert somit die Kollimatoren 25 und 26, die Blende 24 und die Anlegungsvorrichtungen 23 des Magnetfeldes 36 in dem erläuterten Beispiel. Das Magnetfeld 36 lenkt das Bündel 43 in einer Richtung 55 zur Nachweisoberfläche 28 hin ab.
Die Nachweisoberfläche 28 gibt die Position und vorteilhaft die Geschwindigkeit und die Ladung der hohlen Atome des einfallenden Bündels 43 an. Diese Nachweisoberfläche 28 kann z.B. ein Netz von Chaneltrons sein Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung umfasst auch eine Messapparatur 49 von Photonen, insbesondere von Röntgenstrahlen, die bei Durchgängen von Elektronen von einer elektronischen Schicht zu einer anderen von hohlen Atomen des Bündels 43 und/oder von in der Oberfläche 5 gebildeten hohlen Atomen emittiert werden.
Vorteilhaft umfasst die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung auch ein Nachweissystem 45, das Folgendes nachweist: Elektronen, die durch den Auger-Effekt durch die hohlen Atome emittiert werden, abgebrannte Wasserstoffkerne oder Atome der Auftreffplatte, die von der Oberfläche 5 ausgestoßen werden, eine Garbe von emittierten Elektronen, Photonen, die durch Atome der Ätzungsoberfläche emittiert werden und/oder eine elektrische Ladung, die auf der Auftreffplatte erscheint.
In einer Ausführungsform mit Kontakt aber ohne Eindringen in die Oberfläche 5 liegen die Abbremsvorrichtungen auch und in aktivierter Form in der Ätzungsvorrichtung vor. In einer anderen Ausführungsform mit Kontakt und Eindringen sind die Abbremsvorrichtungen unterdrückt oder deaktiviert oder belassen dem Ionenbündel 42 eine Energie, die ausreichend ist, um in die Oberfläche 5 einzudringen.
Die Bündel 41, 42 und gegebenenfalls 43 und die Oberfläche 5 des Plättchens 1 sind vor Umgebungsluft durch eine Vakuumummantelung geschützt. Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung umfasst auch eine Behandlungseinheit 29, die mit der Linse 24, dem Übertrager 27, der Nachweisoberfläche 28, dem Nachweissystem 45 und der Messapparatur 49 verbunden ist. Diese Behandlungseinheit 29 empfängt Signale, die von der Nachweisoberfläche 28, von Nachweissystem 45 und der Messapparatur 49 herkommen, und ist in der Lage das Öffnen und Schließen der Blende 24 sowie die Verschiebungen des Übertragers 27 zu steuern.
Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung wird vorzugsweise durch ein Tunnelmikroskop und/oder ein Atomkraftmikroskop vervollständigt, die lokale Steuerungen der topographischen und/oder elektrischen Leitfähigkeit der behandelten Oberfläche 5 bewirken.
Natürlich ist es möglich, nur bestimmte Nachweisvorrichtungen gemäß angestrebten Techniken und der Art und Präzision der erwünschten Ergebnisse beizubehalten.
Beim Betrieb durch eine Wechselwirkung ohne Eindringen in die Oberfläche 5 führt man bei einem Schritt der lokalen strukturellen Modifizierung 18 (3) nacheinander die folgenden Arbeitsgänge durch. Es wird das Bündel 41 von positiven mehrfach geladenen Ionen mittels der Ionenquelle 20 erzeugt, eine ionische Spezies dieses Bündels 41 wird durch Anlegen 21 des Magnetfeldes 33 ausgewählt, das erhaltene Bündel 42 wird durch Anlegungsvorrichtungen 23 des Magnetfeldes 36 zur Oberfläche 5 geleitet, wobei eine direkte Steuerung der Position durch das System 22 und eine räumliche Lokalisierung durch die Kollimatoren 25 und 26 durchgeführt wird, und das Bündel 42 wird abgebremst.
Wenn die Ionen des Bündels 42 in ausreichender Nähe zur Oberfläche 5 vorliegen, beginnen sie untereinander in Wechselwirkung zu treten. Die Ionen können Elektronen des Plättchens 1 einfangen, sobald sie in eine Einfangzone gelangen, die sich bis zu einem Abstand d oberhalb der Oberfläche 5 erstreckt. Sobald nun ein Ion 40 in die Einfangzone eindringt, tritt es in Wechselwirkung mit einem Teil 46 dieser Oberfläche 5, der in etwa durch eine Scheibe eines Durchmessers D definiert ist und Begrenzungslinien in einem Abstand d vom Ion 40 hat, wie in der 5 dargestellt ist.
Das Ion 40 zieht während seiner Annäherung an die Einfangszone Oberflächenelektronen des Teils 46 an und extrahiert sie. Diese Annäherung wird durch Einstellen der kinetischen Energie des Ions 40 durch das elektrische Abbremsfeld gesteuert. Das Ion 40 fängt Elektronen ein, die es in ein hohles Atom überführen. Dieses hohle Atom wird dann ohne Kontakt durch den Trampolineffekt zurückgestreut, wenn die experimentellen Bedingungen es gestatten, und zur Nachweisoberfläche 28 geführt.
Die Extraktion von Elektronen aus der Oberfläche 5 ruft ein lokales Reißen der kristallinen Struktur des Diamanten hervor, die für seinen großen elektrischen Widerstand verantwortlich ist. Dieses physikalische Phänomen bringt eine lokale Änderung der elektrischen Eigenschaften mit sich, die zur Bildung einer leitfähigen Schicht inmitten der Schicht 3 des sehr stark isolierenden Diamanten führt.
Die lokale strukturelle Modifizierung beruht auf der Aufeinanderfolge und Wiederholung von vier Arbeitsgängen 13–16 (3), die durch die Behandlungseinheit 29 gesteuert werden.
In einem ersten Arbeitsgang 13 weist man mittels einer Messapparatur 49 und/oder eines oder mehrerer Signale, die durch das Nachweissystem 45 erzeugt werden, Folgendes nach: das Eintreffen von von der Oberfläche 5 abgegebenen Teilchen auf der Nachweisoberfläche 28, die Emission – in der Nähe der Oberfläche von Photonen – vorzugsweise eines Spektrums von Röntgenstrahlen oder Elektronen. Die Behandlungseinheit 29 empfängt somit ein oder mehrere Signale, die diesen Nachweisen entsprechen. In einem zweiten Arbeitsgang 14 unterbricht man nun das Eintreffen des Bündels 42 auf der Auftreffplatte, indem man das Schließen der Linse 24 steuert. In einem dritten Arbeitsgang 15 löst man nun das gesteuerte Inbetriebsetzen des Übertragers 27 aus, und zwar in einem Abstand, der vorteilhaft in der Größenordnung von nm liegt. In einem vierten Arbeitsgang 16 steuert man die Öffnung der Linse 24 dergestalt, dass das Bündel 42 erneut zur Oberfläche 5 gelangen kann.
Durch die Wiederholung der Arbeitsgänge 13 bis 16 wird eine lokale strukturelle Modifizierung in den Zonen erzeugt, die den vorbestimmten leitfähigen Teilen entsprechen. So lässt sich das Plättchen 1A mit kleinen leitenden Inseln 6 oder das Plättchen 1B mit leitfähigen Linien 7 durch eine Aufeinanderfolge von lokalen Wechselwirkungen an wohl definierten Stellen erhalten.
Vorzugsweise führt man nun in einem letzten Schritt 17 mittels eines Tunnelmikroskops und/oder eines Atomkraftmikroskops eine lokale Steuerung der elektrischen Leitfähigkeit der Oberfläche 5 durch.
Zur Durchführung des Verfahrens mit einem Eindringen von Ionen des Bündels 42 in die Oberfläche 5 kann man die Abbremsvorrichtungen deaktivieren. Die Wechselwirkung zwischen jedem Ion 40 und der Oberfläche 5 ist nun in einer ersten Zeit potentiell (Wechselwirkung auf Distanz), dann in einer zweiten Zeit kinetisch (Eindringen in die Oberfläche 5). Die verwendeten Informationen stammen von dem Nachweissystem 45 und der Messapparatur 49, sowie gegebenenfalls von der Nachweisoberfläche 28 von Atomen oder Ionen, die nach dem Ausstoßen aus der Oberfläche 5 gewonnen werden.
Die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung, die oben ausführlich erklärt wurde, kann auch für eine zufällige Behandlung verwendet werden, wobei die Behandlungseinheit 29 nun einfach Bewegungen des Übertragers 27 steuert, ohne dass Nachweisergebnisse berücksichtigt werden. Die Linse 24 ist in diesem Fall deaktiviert. Eine solche Durchführung ist aufgrund der Schnelligkeit vorteilhaft, selbst wenn sie eine Beherrschung der Stelle von leitfähigen Zonen auf der Oberfläche 5 nicht ermöglicht. Vorzugsweise werden nun die Ionen des Bündels 42 gleichzeitig (anstatt nacheinander) zu unterschiedlichen Stellen auf der Oberfläche 5 geschickt.
Zudem kann die Vorrichtung zur lokalen strukturellen Modifizierung die Behandlung von Teilen 9 der Oberfläche 5 ermöglichen, so dass ein Plättchen vom Typ 2C erhalten wird.

Claims

Verfahren zur Behandlung einer isolierenden Oberfläche (5) mit Diamantstruktur, wobei: • man Ionen (40) erzeugt, die jeweils mindestens drei positive Ladungen aufweisen, und • man ein Bündel (42) der mehrfach positiv geladenen Ionen so in Richtung der Diamantoberfläche (5) sendet, dass auf mindestens einer Zone (6, 7, 9) dieser Oberfläche (5) eine lokale Strukturmodifikation verursacht wird, die ein Leitfähigmachen der Zone (6, 7, 9) ermöglicht, • jedes Ion (40) eine solche Ladung, eine solche kinetische Energie und einen solchen Auftreffwinkel hat, dass die erzeugte Strukturmodifikation sich über eine Fläche erstreckt, die größer als das Vierfache und vorzugsweise das Zehnfache der Oberfläche eines Atoms des Diamanten und kleiner als 22 500 nm² ist.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bündel (42) so sendet, dass mindestens eine kleine leitende Insel (6) mit einem Durchmesser von weniger als 150 nm gebildet wird.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden kleinen Inseln (6) einen Durchmesser von weniger als 10 nm und vorzugsweise zwischen 2 und 6 nm haben.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die kleinen Inseln (6) als Speicher für ein Elektron verwendet.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die leitenden kleinen Inseln (6) als Speicher zur Nachspeisung von Kaltkathoden verwendet.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bündel so sendet, dass leitende Linien (7) gebildet werden, die isolierende Muster (8) abgrenzen.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bündel (42) so sendet, dass mindestens ein Teil (9) der Oberfläche (5) des Diamanten leitend wird.
Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden kleinen Inseln (6) zufällig über die Oberfläche (5) verteilt sind.
Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Ionenbündel (42) so leitet, dass es in Kontakt mit der Oberfläche (5) tritt und in sie eindringt.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ionen mit einer kinetischen Anfangsenergie zwischen 5 eV/q bis 500 keV/q erzeugt.
Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Nähe der Oberfläche (5) eine Verzögerungsspannung so auf das Bündel (42) einwirken lässt, dass den Ionen (40) des Bündels (42) eine mittlere gesteuerte Geschwindigkeit verliehen wird, wobei die Ionen (40) Elektronen von Diamantatomen herauslösen, ohne in Kontakt mit der Oberfläche (5) zu gelangen und folglich die Bindungen zwischen den Atomen zu modifizieren.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die Ionen so abbremst, dass sie in der Nähe der Oberfläche (5) eine kinetische Energie zwischen 5·10^–2 eV/q und 5 eV/q haben.
Behandlungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantoberfläche (5) eine Oberfläche von monokristallinem Diamant ist.
Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantoberfläche (5) eine Oberfläche aus polykristallinem Diamant ist, die vorzugsweise durch eine Technik der Abscheidung aus der Gasphase (CVD) oder eine Hochdruck-Hochtemperatur-Technik (HPHT) erhalten wird.
Behandlungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantoberfläche (5) eine auf einem Substrat (2) abgeschiedene Schicht (3) ist.
Behandlungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantoberfläche (5) eine Oberfläche aus amorphem sp³-Kohlenstoff ist.
Behandlungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantoberfläche (5) durch eine Mono-Atomschicht (4) vorzugsweise aus Wasserstoff oder Sauerstoff passiviert ist.
Diamantoberfläche (5), die mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 behandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie leitende kleine Inseln (6) mit einem Durchmesser von mehr als 2 und vorzugsweise 3 Atomabständen und weniger als 10 nm umfasst.
Diamantoberfläche nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Inseln (6) einen Durchmesser zwischen 2 und 6 nm haben.
Diamantoberfläche nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die kleinen Inseln (6) Leitfähigkeitseigenschaften haben, die denjenigen von Graphit ähnlich sind.
Anwendung der Oberfläche (5) nach einem der Ansprüche 18 bis 20 in der Mikroelektronik, wobei man die leitenden kleinen Inseln (6) als Speicher für ein Elektron verwendet.
Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 bei der Herstellung von Kaltkathoden insbesondere für Flachbildschirme.