本発明は、低抵抗のn型或いはp型のダイヤモンドを作るための不純物ドーピングに関する。バンドギャップが大きく化学的に堅固で耐熱性に優れたダイヤモンドは半導体材料としての用途が見込まれる。半導体素子を作るには低抵抗のp型、n型が作製されなければならない。p型のダイヤモンドはホウ素をドープすることによって作られる。ホウ素ドープにも難しい点があって低抵抗のp型を作るのは今なお難しい。さらに困難であるのはn型のダイヤモンドを作ることである。ダイヤモンドは炭素原子の結晶構造からなるが炭素原子は実効的な直径が小さいのでドーパントがうまく入らない。低抵抗のn型のダイヤモンドを作るために盛んに研究がなされているが未だに満足できるような低抵抗のn型ダイヤモンドは得られていない。ダイヤモンドの格子定数が小さくて他の元素の原子半径と適合しにくいという問題がある。BCC構造とした場合、格子定数は、ホウ素B=0.230nm、窒素N=0.238nm、酸素O=0.242nm、硫黄S=0.310nm程度でホウ素、窒素は炭素と同じ程度であるが、酸素、硫黄などは大きい実効半径を持っている。ダイヤモンドのn型は現在注目を集めている分野である。様々な研究がなされており関連する文献も多い。
V.L.Moruzzi、& C.B.Sommers、Calculated Electronic Properties of Ordered Alloys:A Handbook:The Elements and Their 3d/3d and 4d/4d Alloys"World Scientific
特開平04−238895「ダイヤモンド膜及びその製造方法」
特開平07−069794「半導体ダイヤモンド及びその形成方法」
特開平10−247624「n型単結晶ダイヤモンドおよびその製造方法、人工ダイヤモンドの製造方法」
特開2000−026194「低抵抗n型ダイヤモンドの合成法」
特開2000−264782「結晶成長方法およびその結晶体」
特開2004−031022「導電性ダイヤモンド及び導電性ダイヤモンド形成方法」
非特許文献1はダイヤモンド中の窒素の構造と準位を計算している。本発明の着想に直接の関係はないが、ダイヤモンドの窒素Nドーピングに付いて重要な論文であるので引用した。
非特許文献2はダイヤモンドとは直接に関係はない。多くの元素についてbcc(体心立方)となったとき、fcc(面心立方)となったときの、格子定数とバンド構造を計算している。ある元素の原子半径というものは周囲の元素や構造によって異なるので比較が難しい。しかしこの文献は原子半径の大きさを評価する1つの指標を与えるのでここに挙げた。
特許文献1はホウ素(B)と窒素(N)のコドーピングによってダイヤモンドのp型化を行うという提案をしている。ホウ素がなかなか入らないので窒素と共に入れてホウ素を安定にダイヤモンド構造の中へ入れる。2つの電子数の相反する元素を同時にドープするのでコドーピング(codoping)という。ダイヤモンドのコドーピングについてはたくさんの提案がなされている。
特許文献2は、窒素(N)に対してその0.1%〜50%の燐(P)又は硫黄(S)を与えるコドーピングによってダイヤモンドのn型化を企図している。特にP、SのNに対する比率を5〜10%にしたときに最も良い結果を得たと述べている。
特許文献3はホウ素(B)と窒素(N)のコドーピングによってダイヤモンドのn型化を行っている。
特許文献4はホウ素(B)と窒素(N)のコドーピングによってダイヤモンドのn型化を行っている。
特許文献5は、5族−H−5族のようなコドーピングによってダイヤモンドのn型化を提案している。
特許文献6はサーファクタントエピタキシー技術を用いて、ドナー・アクセプタ・ドナーの3量体を形成し、ダイヤモンドのn型化を行っている。
特許文献7はホウ素Bと窒素Nのコドーピングによってダイヤモンドのp型化を提案している。
非特許文献3はダイヤモンドに硫黄をイオン注入でドープしたが、n型伝導性はアニール前にしか現れず、アニールしてしまうとn型伝導性が消滅する。硫黄単独ドープではダイヤモンドはn型にならないという結論を導いている。
ダイヤモンドのn型ドーパントとして真っ先に思い浮かぶのは窒素(N)である。炭素は4族であり窒素は5族だから炭素を置換することができれば電子を1つ供出するドナーとなることができよう。しかも窒素は原子半径が小さくて炭素を置換することができるはずである。しかし窒素は深いドナー準位を作り低抵抗のn型にならない。ダイヤモンドの中に置換型不純物として入った窒素原子は、ヤーンテラー効果によって歪んだ位置に落ち着く。周囲の3つの炭素とアンモニアに似た結合を形成する。
そのために窒素に起因するドーパント準位の主たる成分は相手を失った炭素原子のダングリングボンドとなる。このダングリングボンドはドーパント準位をバンドギャップの中心に引きずり込んでしまう。つまり深いドナーを形成する。このドナー準位は、非特許文献1によると1.7eVだということである。そのような深いドナーはキャリヤ(電子)を伝導帯へ出さないので低抵抗のn型にならない。浅いドナーを形成するようにしなければならない。
窒素の他に、n型ドーパントになるのは、燐Pや砒素Asがある。これらは5族であるので候補になる。しかしこれらの原子半径は大きくて小さい炭素原子を置換することが難しい。
例えばダイヤモンドを構成する炭素原子が局所的にBCC立方)になったとすると、格子定数は0.234nmとなる。それに対して燐がBCC構造を形成したとするとその格子定数は0.303nmとなる。格子定数が直ちに原子の大きさを表現するのではないが燐が大きすぎて炭素の中へ容易に入って行かないことが分かる。その他の原子がBCC格子を形成した場合の格子定数は、B=0.230nm、N=0.238nm、O=0.242nm、S=0.310nmである。燐や砒素は炭素に比べて原子半径が大きくて入りにくい。例え燐Pがドーピングできたとしてもその活性化エネルギーは0.67eVと言われている。燐は禁制帯の中に深い準位を形成することになる。とても浅いドナー準位とは言えない。熱運動(0.025eV程度)で励起される程度の浅い準位だとすると0.01eV程度であるのが望ましい。
そのようなドーピングの困難に対して、特許文献1、3、4、7はホウ素と窒素のコドーピングによってp型ダイヤモンドやn型ダイヤモンドを作るという手法を提案している。しかしダイヤモンドにBとNとが同時に加わると相分離し易い。つまりダイヤモンドにBNが混合したのと良く似たことになりドーピングによって余剰のキャリヤが発生しない。
特許文献2は、窒素Nに対して、P又はSを加えることによって1eVの深さのドナーレベルを形成したと述べている。しかし1eVではまだ深すぎるのであって自由キャリヤとならない。
特許文献5は5族−H−5族のような複雑なコドーピングを提案している。電子数からこの場合Hは置換型というよりはむしろ侵入型である。隣り合う2つの炭素原子を同時に5族原子が置換し、5族原子の間に水素Hが入ったというような構造である。生成エネルギーが大きいのでそのような構造はなかなか実現できない。プロセス条件を余程うまく選ばなければそれは不可能である。
特許文献6はサーファクタントエピタキシ−技術を用いた方法を提案している。サーファクタントというのは、薄膜成長の過程で、表面の原子とその直下の原子が入れ替わる現象である。元々結合の固いダイヤモンドがサーファクタントを起こす可能性は低い。余程条件をうまく選ばないとサーファクタントは起こらず、所望の結果を得ることはできない。
そのようにダイヤモンドのn型、p型ドーピングは様々のものが提案されているが何れも未だに満足な結果を得ていない。低抵抗のn型、p型ダイヤモンドを作るにはまだまだ工夫が必要となる。
本発明は互いに結合した5つの炭素原子を除去し、その代わりに価電子数の合計が±1つ異なる非炭素原子を含む4つの原子を同じ場所へ入れるようにしてn型又はp型のダイヤモンドを作製する。つまり価電子数の合計は21になる4つの原子によって隣接する5つの炭素原子を置換することによってn型ダイヤモンドとする。価電子数の合計が19になる4つの原子によって隣接する5つの炭素原子を置換することによってp型ダイヤモンドとするのである。
炭素原子の価電子数は4であるから除去した5つの炭素原子の合計の価電子数は20である。代わりに入れる4つの原子の合計の価電子数を21或いは19とする。合計の価電子数が21の場合は元の価電子数20より1つ多いので電子が余分となりn型となる。合計の価電子数が19の場合は元の価電子数20より1つ少ないので正孔ができてp型となる。5つの炭素を除去して4つの異なる原子を同じ場所に入れるので1つ分の原子が減り大きい原子であっても同じ空間へ入れることができる。コドーピングは2種類のドーパントを入れるのが通常であるが、本発明はその概念を拡張して原子4つのコドーピングということもできる。しかし元の炭素原子数5と同一でなく1つ少ない。だから通常のコドーピングとは少し異なる。
原子の数が1つへるので大きいドーパントをダイヤモンド格子の仲へ無理なく含ませることができる。原子数を一つ減らしながらn型あるいはp型キャリヤを1つ発生させて、n型、p型ダイヤモンドとするところが本発明の骨子である。
初めに価電子数という概念について述べる。これは最外殻電子数ということである。最外殻がm殻だとすると、ms電子、mp電子、md電子、mf電子の数の合計である。典型元素の場合は族の番号と一致する。遷移金属元素の場合はすこし難しいが1族、2族の場合は族番号と大体一致する。価電子数は1〜7まである。8つの電子で閉殻をなすので価電子数が8というのは0と同じでありそれは考えない。不活性ガスがそれにあたるがこれは結合しにくくドーパントになりにくい。だから本発明をなすにあたって必要な原子の価電子数は1〜7に限られる。具体例を挙げる。
価電子数が7の原子としてはフッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、沃素(I)などがある。VIIa族の原子である。
価電子数が6の原子としては酸素(O)、硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)などがある。VIa族の原子である。
価電子数が5の原子としては窒素(N)、燐(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)どがある。Va族の原子である。
価電子数が4の原子としては炭素(C)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)などがある。IVa族の原子である。
価電子数が3の原子としてはホウ素(B)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、タリウム(Tl)などがある。IIIa族の原子である。
価電子数が2の原子としてはベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)などIIa族の原子がある。その他に亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、水銀(Hg)などIIbの原子がある。
価電子数が1の原子としてはリチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)などIa族の原子がある。その他に銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)などIb族の原子がある。
それら以外にもその価電子数を与える原子は存在するが希少であったり危険であったりし非実用的で入手しにくいので挙げていない。
置換する4つの原子の価電子数をU、V、W、Xとすると
(n型の場合) U+V+W+X=21 (1)
(p型の場合) U+V+W+X=19 (2)
とする。
そのような4つの原子の組み合わせはたくさんある。4つの組原子に含まれる価電子数が1、2、3、4、5、6、7の原子の数をそれぞれa、b、c、d、e、f、gとする。これは0、1、2、3のいずれかの値をとる。4つ組み原子を構成するのだから合計は4である。
(n型の場合)n型の場合価電子数の合計は21なのでつぎの式がなりたつ。
a+b+c+d+e+f+g=4 (3)
a+2b+3c+4d+5e+6f+7g=21 (4)
(3)式に5を掛けて(4)を引くと、
−4a−3b−2c−d+f+2g=1 (5)
(5)式について考える。(5)式にはeが出てこないが実際にこの式において重要なのはeである。eは式からはみ出ており式を成り立たせるほかの値の合計が3以下の場合、合計が4になるように決めることができる。つまり(5)は考慮すべき変数を1つ減らしているのである。
aは0と1が可能である。a=1の場合、(5)を満たすものは、f=1、g=2しかない。つまりa=1、f=1、g=2が1つの解(解1)を与える。他は0である。
aが0の場合を考える。その場合bについては0と1が可能である。2は不可能である。b=1のときはf+2g=4+2c+dとなるので、e=1、g=2(他は0)は解(解2)である。f=2、g=1(他は0)も解(解3)である。b=1の場合それ以外の解は存在しない。
a=0、b=0の場合を考える。cは0、1が可能である。c=2は(5)を満たさず不可能である。
c=1とすると、f+2g=3+dとなるので、f=0、g=2、d=1(他は0)という解(解4)がある。e=1、f=1、g=1(他は0)という解(解5)がある。d=0、f=3、g=0も解(解6)である。
a=0、b=0、c=0の場合を考える。f+2g=1+dとなる。gは0、1が可能である。
g=1ならば、f+1=dとなる。d=2、e=0、f=1は一つの解(解7)である。d=1、e=2、f=0も1つの解(解8)である。
g=0ならば、f=1+dとなるわけである。d=1、e=1、f=2が解の1(解9)つである。d=0、e=3、f=1も解(解10)である
。
そのように10組の解が存在する。それ以外に解はない。(abcdefg)を行ベクトルとするベクトルで表すとつぎのようになる。
(abcdefg)
解1(1000012)
解2(0100102)
解3(0100021)
解4(0011002)
解5(0010111)
解6(0010030)
解7(0002011)
解8(0001201)
解9(0001120)
解10(0000310)
これを価電子数の原子4つで表現しよう。価電子数が1、2、3、4、5、6、7の原子をI、II、III、IV、V、VI、VIIと書く。解ベクトルの横に、原子の価電子数の組み合わせを示す。
(abcdefg) U V W X
解1(1000012) I VI VII VII
解2(0100102) II V VII VII
解3(0100021) II VI VI VII
解4(0011002) III IV VII VII
解5(0010111) III V VI VII
解6(0010030) III VI VI VI
解7(0002011) IV IV VI VII
解8(0001201) IV V V VII
解9(0001120) IV V VI VI
解10(0000310) V V V VI
これはさまざまの元素の組み合わせを含むことができる。I族元素は、Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag、Auの8種類ある。II族元素はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの8種類ある。III族元素はB、Al、Ga、In、Tlの5種類がある。IV族元素はC、Si、Ge、Sn、Pbの5種類ある。V族元素はN、P、As、Sb、Biの5種類のものがある。VI族元素はO、S、Se、Teの4種類がある。VII族元素はF、Cl、Br、Iの4種類ある。解1〜解10までの組み合わせの数はつぎのようになる。
(abcdefg)
(8855544)
解1(1000012) 8×4×(4×5/2)=320
解2(0100102) 8×5×(4×5/2)=400
解3(0100021) 8×(4×5/2)×4=320
解4(0011002) 5×5×(4×5/2)=250
解5(0010111) 5×5×4×4=400
解6(0010030) 5×(6×5×4)/6=100
解7(0002011) ((5×6)/2)×4×4=240
解8(0001201) 5×(5×6)/2)×4=300
解9(0001120) 5×5×((5×4)/2)=250
解10(0000310) (7×6×5)/6)×4=140
合計2720通りの四原子組み合わせがありうる。
(p型の場合)p型の場合価電子数の合計は19なのでつぎの式がなりたつ。
a+b+c+d+e+f+g=4 (6)
a+2b+3c+4d+5e+6f+7g=19 (7)
(7)式に5を掛けて(6)を引くと、
−4a−3b−2c−d+f+2g=−1 (8)
(8)について考える。
aは0と1が可能である。a=1の場合、(8)満たすものはいくつかある。f+2g=3+3b+2c+dである。a=1、d=1、g=2(他は0)は解である(解11)。a=1、e=1、f=1、g=1も解である(解12)。a=1、f=2、g=1(他は0)も解である(解13)。
aが0の場合を考える。f+2g+1=3b+2c+d。その場合bについては0と1が可能である。2は不可能であるf+2g=3+3b+2c+dである。b=1のときはf+2g=2+2c+dとなる。gは2、1、0が可能である。
b=1、g=2の時は、f+2=2c+dとなるので、c=1(他は0)は解(解14)である。b=1、g=1の場合、f=2c+dとなる。d=1、f=1(他は0)は解(解15)である。e=2も解(解16)である。b=1、g=1の場合それ以外の解は存在しない。
b=1、g=0の場合を考える。f=2+2c+dである。e=1、f=2(その他は0)は解(解17)である。
a=0、b=0の場合を考える。f+2g+1=2c+dである。cは0、1、2が可能である。
c=2とすると、f+2g=3+dとなる。f=1、g=1(他は0)という解(解18)がある。a=0、b=0、c=2のときそれ以外に解はない。
c=1とすると、f+2g=1+dとなる。d=1、e=1、g=1(他は0)という解(解19)がある。d=1、f=2(他は0)という解(解20)がある。e=2、f=1(他は0)という解(解21)がある。c=1の場合それら以外に解はない。
c=0とすると、f+2g+1=dである。g=1、d=3(他は0)は解である(解22)。d=2、e=1、f=1(他は0)は解(解23)である。d=1、e=3は解(解24)である。
そのように14組の解(解11〜解24)が存在する。それ以外に解はない。(abcdefg)を行ベクトルとするベクトルで表すとつぎのようになる。
(abcdefg)
解11(1001002)
解12(1000111)
解13(1000030)
解14(0110002)
解15(0101011)
解16(0100201)
解17(0100120)
解18(0020011)
解19(0011101)
解20(0011020)
解21(0010210)
解22(0003001)
解23(0002110)
解24(0001300)
これを価電子数の原子4つで表現する。価電子数が1、2、3、4、5、6、7のものをI、II、III、IV、V、VI、VIIで表現する。解ベクトルの横に、原子の価電子数の組み合わせを示す。
(abcdefg) U V W X
解11(1001002) I IV VII VII
解12(1000111) I V VI VII
解13(1000030) I VI VI VI
解14(0110002) II III VII VII
解15(0101011) II IV VI VII
解16(0100201) II V V VII
解17(0100120) II V VI VI
解18(0020011) III III VI VII
解19(0011101) III IV V VII
解20(0011020) III IV VI VI
解21(0010210) III V V VI
解22(0003001) IV IV IV VII
解23(0002110) IV IV V VI
解24(0001300) IV V V V
これらの解はさまざまの元素の組み合わせを含むことができる。I族元素は、Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag、Auの8種類ある。II族元素はBe、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの8種類ある。III族元素はB、Al、Ga、In、Tlの5種類がある。IV族元素はC、Si、Ge、Sn、Pbの5種類ある。V族元素はN、P、As、Sb、Biの5種類のものがある。VI族元素はO、S、Se、Teの4種類がある。VII族元素はF、Cl、Br、Iの4種類ある。解11〜解24までの組み合わせの数はつぎのようになる。
(abcdefg)
(8855544)
解11(1001002) 8×5×4×5/2=400
解12(1000111) 8×5×4×4=640
解13(1000030) 8×6×5×4/6=160
解14(0110002) 8×5×4×5/2=400
解15(0101011) 8×5×4×4=640
解16(0100201) 8×(5×6/2)×4=480
解17(0100120) 8×5×4×5/2=400
解18(0020011) (6×5/2)×4×4=240
解19(0011101) 5×5×5×4=500
解20(0011020) 5×5×4×5/2=250
解21(0010210) 5×(5×6/2)×4=300
解22(0003001) (5×6×7/6)×4=140
解23(0002110) (5×6/2)×5×4=300
解24(0001300) 5×5×6×7/6=175
合計5025通りの4原子組み合わせがありうる。
n型は2720通り、p型は5025通りの組み合わせのあることが分った。この組み合わせ全部を具体的に挙げることはできない。
しかしこれら全部を実際に使うのではなく、おのずから使い易い組み合わせというものがある。重要な組み合わせについてのべる。
n型の場合の組み合わせとして重要なものとしてつぎのようなものがある。
解1(1000012)
N1 Li+O+F+F (図1)
N2 Cu+O+F+F (図2)
解2(0100102)
N3 Be+N+F+F (図3)
N4 Be+N+F+Cl (図4)
N5 Be+N+F+Br (図5)
N6 Be+P+F+Fs (図6)
解3(0100021)
N7 Be+O+O+F (図7)
N8 Be+O+O+Cl (図8)
N9 Be+O+O+Br (図9)
N10 Be+O+S+F (図10)
解4(0011002)
N11 B+C+F+F (図11)
N12 B+C+F+Cl (図12)
N13 B+C+F+Br (図13)
N14 B+C+Cl+Cl (図14)
N15 B+Si+F+F (図15)
N16 Al+C+F+F (図16)
解5(0010111)
N17 B+N+O+F (図17)
N18 B+N+O+Cl (図18)
N19 B+N+O+Br (図19)
N20 B+N+S+F (図20)
N21 B+N+S+Cl (図21)
N22 B+N+Se+F (図22)
N23 B+P+O+F (図23)
N24 Al+N+O+F (図24)
解6(0010030)
N25 B+O+O+O (図25)
N26 B+O+O+S (図26)
N27 B+O+O+Se (図27)
N28 Al+O+O+O (図28)
解7(0002011)
N29 C+C+O+F (図29)
N30 C+C+O+F (図30)
N31 C+C+O+F (図31)
N32 C+C+O+F (図32)
N33 C+C+O+F (図33)
N34 C+C+O+F (図34)
N35 C+C+O+F (図35)
N36 C+C+O+F (図36)
解8(0001201)
N37 C+N+N+F (図37)
N38 C+N+N+Cl (図38)
N39 C+N+N+Br (図39)
N40 C+N+P+F (図40)
N41 C+N+As+F (図41)
N42 Si+N+N+F (図42)
N43 Ge+N+N+F (図43)
解9(0001120)
N44 C+N+O+O (図44)
N45 C+N+O+S (図45)
N46 C+N+O+Se (図46)
N47 C+N+S+S (図47)
N48 C+P+O+O (図48)
N49 C+As+O+O (図49)
N50 Si+N+O+O (図50)
N51 Ge+N+O+O (図51)
解10(0000310)
N52 N+N+N+O (図52)
N53 N+N+N+S (図53)
N54 N+N+N+Se (図54)
N55 N+N+P+O (図55)
N56 N+N+As+O (図56)
図59にその一覧を表す。4つの原子の電荷数と、4つの原子と、平均原子半径倍率をそれぞれの組み合わせについて示す。
p型の場合の組み合わせとして重要なものとしてつぎのようなものがある。これは図60にその一覧を示している。4つの原子の電荷数と、4つの原子と、平均原子半径倍率をそれぞれの組み合わせについて示す。
解11(1001002)
P1 Cu+C+F+F (図61)
解12(1000111)
P2 Cu+N+O+F (図62)
解13(1000030)
P3 Li+O+O+O (図63)
P4 Cu+O+O+O (図64)
解14(0110002)
P5 Be+B+F+F (図65)
P6 Be+B+F+Cl (図66)
解15(0101011)
P7 Be+C+O+F (図67)
P8 Be+C+O+Cl (図68)
P9 Be+C+S+F (図69)
P10 Be+Si+O+F (図70)
解16(0100201)
P11 Be+N+N+F (図71)
P12 Be+N+N+Cl (図72)
P13 Be+N+P+F (図73)
解17(0100120)
P14 Be+N+O+O (図74)
P15 Be+N+O+S (図75)
P16 Be+P+O+O (図76)
解18(0020011)
P17 B+B+O+F (図77)
P18 B+B+O+Cl (図78)
P19 B+B+O+Br (図79)
P20 B+B+S+F (図80)
P21 B+B+Se+F (図81)
P22 B+Al+O+F (図82)
解19(0011101)
P23 B+C+N+F (図83)
P24 B+C+N+Cl (図84)
P25 B+C+N+Br (図85)
P26 B+C+P+F (図86)
P27 B+Si+N+F (図87)
P28 Al+C+N+F (図88)
解20(0011020)
P29 B+C+O+O (図89)
P30 B+C+O+S (図90)
P31 B+C+O+Se (図91)
P32 B+Si+O+O (図92)
P33 Al+C+O+O (図93)
解21(0010210)
P34 B+N+N+O (図94)
P35 B+N+N+S (図95)
P36 B+N+N+Se (図96)
P37 B+N+P+O (図97)
P38 Al+N+N+O (図98)
解22(0003001)
P39 C+C+C+F (図99)
P40 C+C+C+Cl (図100)
P41 C+C+C+Br (図101)
P42 C+C+Si+F (図102)
解23(0002110)
P43 C+C+N+O (図103)
P44 C+C+N+S (図104)
P45 C+C+N+Se (図105)
P46 C+C+P+O (図106)
P47 C+C+As+O (図107)
P48 C+Si+N+O (図108)
解24(0001300)
P49 C+N+N+N (図109)
P50 C+N+N+P (図110)
P51 C+N+N+As (図111)
P52 Si+N+N+N (図112)
そのような5つの炭素を除去し代わりに4つの原子を埋め込むので炭素原子よりかなり原子半径が大きい原子であっても同じ部位にドープすることができる。ダイヤモンド中の炭素原子は原子半径が小さいので同じ容積を占める適当な元素がなかなかなくて浅い準位を作るドーパントを得ることができなかった。しかし本発明は1つ原子数を減らすのでそのような問題がない。
価電子数の合計が19であるようにすれば、元の炭素5つ分の価電子数20より1つ少ないのでp型になる。価電子数の合計が21であるようにすれば、n型になる。
これも広い意味でのコドーピングである。ドーピングしたダイヤモンドの製造方法は様々のものが可能である。CVD法、MBE法、スパッタリング法、高圧合成法などを用いることもできる。また高純度ダイヤモンドにイオン注入でコドーピングすることもできる。
CVD法の場合は、炭素源となるガスにドーパント(N、Si、S、Al、B…)を含むガスを混合させることによってコドーピングすることができる。ガスに含ませるドーパントの量を加減してダイヤモンドの中に取り込まれる不純物量を制御することができる。
MBEの場合は、炭素源とドーパント源の分子線セルを用いる。炭素の分子線と同時に或いは個別的にドーパントを分子線にして蒸発させるようにしてコドーピングすることができる。
スパッタリングの場合は、炭素源のターゲットと、ドーパントのターゲットを別に設けてアルゴンプラズマでスパッタリングし、炭素とドーパントを同時に基板の上に積み上げて行くことによってダイヤモンド膜を成長させる。
高圧合成法の場合は、炭素源にドーパントを添加した原料を用い高圧を掛けながら加熱して単結晶ダイヤモンドを合成する。
既に製造された高純度ダイヤモンドの場合は、イオン打ち込みや熱拡散法によってドーパントをダイヤモンド中へ加えるようにすることができる。
或いはどれか1つ或いは2つのドーパントを含むダイヤモンドにさらにドーパントをイオン打ち込み熱拡散によって加えるようにできる。
そのように多様な手法によって本発明のドーピングを行うことができる。
本発明は、2つの炭素原子を2つの不純物で置換するのではなくて、5つの炭素原子を4つの原子によって置換する。4つの原子の価電子数の合計を21にすると電子が1つ余分になるのでn型となる。それは1つの不純物原子の電子軌道というのではなくて4つの原子を廻る電子軌道に入る電子であり、伝導帯に近い浅いドナー準位を形成する。だから熱運動エネルギーによって簡単に励起されていてn型キャリヤとなる。4つの原子の価電子数の合計を19にすると電子が1つ足りないのでp型となる。新たに作り出された正孔は浅いレベルを作るのでこれも熱エネルギーで励起され自由キャリヤとなる。
本発明によってn型キャリヤを高密度に有する低抵抗のn型ダイヤモンドを作ることができる。或いはp型キャリヤを高密度に有する低抵抗のp型ダイヤモンドを作ることもできる。
本発明はダイヤモンド中の窒素原子(N)の歪みを積極的に利用する。ダイヤモンドの中へ窒素原子をドープするとヤーンテラー効果で格子が歪み、窒素原子の位置が中心からずれる。N原子がヤーンテラー効果で歪むとは図57のような状況を意味する。炭素だけでダイヤモンド構造を形成している格子構造の場合は歪みがない。どの炭素も4つの最近接原子を等距離の位置に有する。全ての炭素間の距離は一定であり格子構造に乱れがない。炭素は空間の中心位置にある。そこへ窒素原子がドープされたとする。1つの炭素原子が抜け窒素原子で置き換えられる。置換した窒素原子と隣接した4つの炭素原子が等距離にあって等しい結合を作れ(sp3混成軌道)ば窒素原子は余剰の電子を1つ出すはずである。つまり窒素はn型ドーパントとして機能する筈である。母体のダイヤモンドはn型のダイヤモンドとなりそうに思われる。
しかし実はそうならない。ヤーンテラー効果で格子が歪む。窒素原子は空間の中心位置に留まらない。どれか1つの炭素原子から特に離れた位置に留まる。それが図57の歪みを持った状態である。炭素は価電子数が4で窒素は価電子数が5で電子数が1つ多い。その為もあって炭素−窒素の4つの結合軌道が全部結合性軌道にならずその1つが反結合性軌道になることがある。その為にその炭素−窒素間の距離が延びる。結合性軌道が格子中で価電子帯となり、それより上の電子数の軌道(空軌道)が伝導帯となる。だからその中間である反結合性軌道の電子は禁制帯の中に深い準位を形成する。反結合性軌道の電子が伝導帯へ励起されるには熱エネルギーよりかなり高いエネルギーを必要とする。だから通常はこの電子は伝導帯へ上がらない。だからこの窒素原子は過剰の電子を出さない。つまりn型不純物であるがn型ドーパントとして機能しない。n型ドーパントとしての窒素の問題点はそこにある。ダイヤモンド中で窒素は深いドナーを形成するためn型キャリヤを発生しないということである。
燐(P)も窒素と同じく5族であり価電子数が5つである。これもn型不純物であるが、燐もダイヤモンド構造の中へ入りにくい。原子半径が炭素より大きくてダイヤモンド構造の中へ入りにくい。燐のドーパントとしての使いにくさはもう1つ原因がある。それは面を選ぶ傾向が強いということである。ダイヤモンドの(111)面にはかなりの率で入るが、(100)面や(110)面にはなかなか入って行かない。だから燐をイオン注入で(111)面ダイヤモンドへ打ち込むことはできるがその他の面には入らない。
硫黄(S)は6族でありそれだけではn型不純物とならない。面を選ぶということはないが、原子半径がダイヤモンド中の炭素より大きいのでダイヤモンド中には入りにくい。大きいのでダイヤモンド中へ入っても空孔を作ることが多い。
そこで図58のように5つの炭素原子を除去して、その代わりに4つの窒素原子を導入したとする。5つの炭素原子の価電子数の合計は4×5=20である。5つの空格子のうち4つを窒素原子が占める。中央は空孔となる。ヤーンテラーで窒素原子は炭素原子の位置から少しずれる(反結合性軌道を形成するため)。そのために中央の空孔はかなり大きくなる。空孔の価電子数は0である。窒素原子の価電子数は5であるから、図58のような窒素が4つ入った構造の価電子数の合計は20になる。元の炭素原子5つの場合も20だから同一である。価電子数が変わらないのでそのダイヤモンドはイントリンジック(n=p)だということである。だから炭素原子だけからなるダイヤモンドと同じ電子密度同じ導電性を持つはずである。
4つの窒素原子で5つの炭素原子を置換したのでは価電子数は不変であってイントリンジックなのであるが、その窒素原子を他の原子に変えると価電子数の総数が異なってくる。それによってn型或いはp型のダイヤモンドを作り出すことができるはずである。
図58の窒素原子1つを硫黄で置換したものを図53に示す。硫黄原子半径は大きいが空孔があるので格子を歪ませることなく硫黄原子を格子の中へ入れることができる。6族である硫黄の価電子数は6であるから、3つの窒素と1つの硫黄からなる(3N+S)置換群の価電子数は21となる。元の炭素5つの価電子数は20であるから1つ価電子数が多い。それは電子を1つ出すということであり、そのダイヤモンドはn型になる訳である。
これは3窒素+硫黄の置換群でn型としているが、置換する原子の価電子数U、V、W、Xとした場合、U+V+W+X=21であればn型になる。それは色々な組み合わせがある。解の種類が解1〜解10まであることを既にのべた。ここの組み合わせは図1〜図56に示した。
いくつかの重要な例を挙げる。
3つの窒素と硫黄(3N+S) (図53)
窒素、酸素、炭素と硫黄(N+O+C+S) (図45)
ふっ素、酸素、ベリリウムと硫黄(F+O+Be+S) (図10)
窒素、2つの酸素、シリコン(N+2O+Si) (図50)
2つのフッ素とホウ素とシリコン(2F+B+Si) (図15)
2つの窒素と酸素と燐(2N+O+P) (図55)
2つの窒素と酸素と砒素(2N+O+As) (図56)
3つの窒素と硫黄(3N+S) (図53)
以上はn型の場合であるが、図2の窒素の1つをSi、C、Pbで置換すれば、合計の価電子数が19になる。そうなればp型のダイヤモンドを得ることになる。例えば3つの窒素と1つのSiで価電子数が19となるからこれでp型ダイヤモンドとすることができる。価電子数を19にするには先に述べたようにいくつもくみあわせがある。解11〜解24までの組み合わせがある。特に次のような組み合わせが重要である。
3つの窒素とシリコン(3N+Si) (図112)
2つの窒素と酸素とホウ素(2N+O+B) (図94)
窒素とふっ素とシリコンとホウ素(N+F+Si+B) (図87)
2つの窒素と酸素とホウ素(2N+O+B) (図94)
2つの窒素と酸素とアルミニウム(2N+O+Al) (図98)
ベリリウムと窒素と燐とふっ素(Be+N+P+F) (図73)
銅と3つの酸素(Cu+3O) (図64)
以上に述べたものは、5つの炭素原子の代わりに添加する4つの原子の組み合わせの内、特に重要なものである。解1〜24に対応して全ての組み合わせをことばで述べると以下のようになる。
解1(1000012):請求項3:
Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag、Auの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解2(0100102):請求項4:
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解3(0100021):請求項5:
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか2つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか1つの原子
解4(0011002):請求項6:
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解5(0010111):請求項7:
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか1つの原子
解6(0010030):請求項8:
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか3つの原子
解7(0002011):請求項9:
Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか2つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか1つの原子
解8(0001201):請求項10:
C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれかひとつの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか2つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか1つの原子
解9(0001120):請求項11:
C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれかひとつの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれかひとつの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか2つの原子
解10(0000310):請求項12:
N、P、As、Sb、Biの内のいずれか三つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれかひとつの原子
以上は電荷数の和が21になりn型になる。
以下は電荷数の和が19になりp型となる。
解11(1001002):請求項14:
Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag、Auの内のいずれか1つの原子と、C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解12(1000111):請求項15:
Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag、Auの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれかひとつの原子
解13(1000030):請求項16:
Li、Na、K、Rb、Cs、Cu、Ag、Auの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか3つの原子
解14(0110002):請求項17:
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの内のいずれか1つの原子と、B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解15(0101011):請求項18
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの内のいずれか1つの原子と、C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解16(0100201):請求項19
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか2つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解17(0100120):請求項20:
Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、Hgの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか2つの原子
解18(0020011):請求項21:
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか2つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解19(0011101)請求項22:
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか1つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれか2つの原子
解20(0011020):請求項23:
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか2つの原子
解21(0010210):請求項24
B、Al、Ga、In、Tlの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか2つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子
解22(0003001):請求項25
C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか3つの原子と、F、Cl、Br、Iの内のいずれかひとつの原子
解23(0002110):請求項26
C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか2つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか1つの原子と、O、S、Se、Teの内のいずれか1つの原子
解24(0001300):請求項27
C、Si、Ge、Sn、Pbの内のいずれか1つの原子と、N、P、As、Sb、Biの内のいずれか3つの原子
[実施例1(高圧合成法:Ib型単結晶ダイヤモンド、3N+Sドープ)]
炭素原子5つを除き、3つの窒素原子と1つの硫黄原子によって置き換えるコドーピングの実施例を説明する。
高圧合成法によって製造されたIb型単結晶ダイヤモンドの{001}面上に、次の条件で2μm厚みのノンドープダイヤモンド層を形成した。
(1.ノンドープ層の形成の条件)
H2流量: 100sccm
CH4流量: 1sccm
圧力: 40Torr
パワー: 300W
基板温度: 900℃
ノンドープダイヤモンド層厚み:2μm
ノンドープダイヤモンド層(2μm)の上へ、アンモニアガス(NH3)を加えることにより窒素ドープダイヤモンド(2μm)を成長させた。
(2.窒素ドープダイヤモンド層の形成の条件)
H2流量: 100sccm
CH4流量: 1sccm
NH3流量: 0.0001〜1sccm
圧力: 40Torr
パワー: 300W
基板温度: 900℃
Nドープダイヤモンド層厚み:2μm
こうして窒素ドープダイヤモンド/ノンドープダイヤモンド/ダイヤモンド基材の3重構造ができた。ここでは窒素ドープ量の違う6種類の試料を作製した。さらに硫黄(S)をイオン注入法で窒素ドープダイヤモンド層へ打ち込んだ。
(3.硫黄のイオン注入の条件)
多段階イオン注入法
硫黄イオンの加速電圧:10keV〜6MeV
基板温度: −150℃
イオン注入の条件を変えて硫黄の注入量については8種類の異なる試料を作製した。イオン注入したことによって格子構造が乱れるのでアニールして規則正しい格子構造を回復した。
(4.アニールの条件)
雰囲気: アルゴン
アニール温度: 1500℃
アニール時間: 30分
こうしてできたダイヤモンド試料を、二次イオン質量分析法(SIMS)で表面付近のドーパント濃度を測定した。
(5.SIMSによる表面組成分析)
どの試料についても表面から1μmの厚みまで硫黄濃度はほぼ均一であった。表面から2μmまで窒素濃度はほぼ均一であった。窒素濃度は
3×1016cm−3、3×1017cm−3、3×1018cm−3、3×1019cm−3、3×1020cm−3、3×1021cm−3の6種類であった。
硫黄を加えない試料(比較例)も作製した。硫黄濃度は、0cm−3、1×1015cm−3、1×1016cm−3、1×1017cm−3、1×1018cm−3、1×1019cm−3、1×1020cm−3、1×1021cm−3、1×1022cm−3の9種類であった。
硫黄濃度について9種類、窒素濃度について6種類で54種類の異なる試料を作製した。さらに四端子法で抵抗率を測定した。全ての試料について、硫黄濃度(cm−3)、窒素濃度(cm−3)、アニール後の抵抗率(Ωcm)を表1に示した。
表1.窒素濃度、硫黄濃度の異なる54種類のダイヤモンド試料の抵抗率
窒素量は横方向に変化させている。硫黄量は縦方向に変化させている。ドーピング量の単位は個/cm3である。n型の導電性を示す。抵抗率(Ωcm)によってダイヤモンドを評価した。抵抗率の低いものほど本発明の目的に適うものである。比較例と実施例の区別を欄の中に記入している。比較例というのは本発明の所望の効果が現れないということであり従来例ということではない。新規であるが思うような効果がないものを比較例と言っている。
[比較例1] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が0cm−3である。これはドナーの量ということではないし、キャリヤ濃度ではない。抵抗率は5000000Ωcm=5×106Ωcmであって電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
[比較例2] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1015cm−3である。比較例1に硫黄を添加したものである。抵抗率は5000000Ωcm=5×106Ωcmである。これも十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
[実施例1] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1016cm−3である。比較例2より硫黄添加量を10倍にしたものである。これは丁度窒素・硫黄比率(N:S)が3:1のものである。本発明の技術的着想が明確に現れる。5炭素が抜けた空孔に4原子(3つの窒素と1つの硫黄)の集合する複合ドナー構造が生成されたものである。そのために抵抗率が著しく低下している。抵抗率は2000Ωcm=2×103Ωcmである。これはかなり電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。
[実施例2] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1017cm−3である。実施例1より硫黄添加量を10倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例1よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例1と変わらない。これは窒素3原子と一緒になった硫黄だけがn型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。それは先述の非特許文献3の記述にも合致する現象である。
[実施例3] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1018cm−3である。実施例1より硫黄添加量を100倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmである。実施例1、2よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例1、2と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならないということを再確認する。
[実施例4] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1019cm−3である。実施例1より硫黄添加量を1000倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmである。実施例1、2、3よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例1、2、3と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならないということを再確認する。
[実施例5] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1020cm−3である。実施例1より硫黄添加量を10000倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmである。実施例1、2、3、4よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例1、2、3、4と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[実施例6] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1021cm−3である。実施例1より硫黄添加量を100000倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmである。実施例1、2、3、4、5よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例1、2、3、4、5と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[実施例7] このダイヤモンドは窒素量が3×1016cm−3、硫黄量が1×1022cm−3である。実施例1より硫黄添加量を1000000倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmである。実施例1、2、3、4、5、6よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例1、2、3、4、5、6と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[比較例3] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が0cm−3である。比較例1、2、実施例1〜7に比べて窒素量を10倍にしている。抵抗率は5000000Ωcm=5×106Ωcmである。これも十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
[比較例4] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1015cm−3である。これも比較例1、2、実施例1〜7に比べて窒素量を10倍にしている。抵抗率は5000000Ωcm=5×106Ωcmである。これも十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。硫黄が少ないので、炭素5原子を、窒素3原子と硫黄1原子で置き換えることができない。
[実施例8] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1016cm−3である。窒素添加量を実施例1の10倍にしたものである。抵抗率は2000Ωcmで実施例1と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例1よりも窒素ドープ量が多い。しかし硫黄ドープ量は同じであるから、抵抗率は実施例1と変わらない。これは窒素3原子と一緒になった硫黄だけがn型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。N:S=3:1の比率を越える窒素をドープしてもそれは余剰にすぎず、n型キャリヤを増やすことにならない。それは先ほどの実施例2〜7と反対のことを意味し、N:S=3:1を越える窒素も硫黄ももはや抵抗率を下げるのに有用でないということである。
[実施例9] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1017cm−3である。硫黄添加量を実施例8の10倍にしたものである。抵抗率は200Ωcmで実施例8の1/10に下がる。かなり電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例8に比べ窒素量は同じであるが、硫黄量が多くて丁度N:S=3:1という比率になっている。全ての硫黄、窒素が有効に利用されている。だから実施例8の10倍の伝導率になる。
[実施例10] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1018cm−3である。実施例9より硫黄添加量を10倍にしたものである。抵抗率は200Ωcmである。実施例9と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例9よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例9と変わらない。これは窒素3原子と一緒になった硫黄だけがn型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[実施例11] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1019cm−3である。実施例9より硫黄添加量を100倍にしたものである。抵抗率は200Ωcmである。実施例9、10と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例9、10よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例9、10と変わらない。窒素3原子と一緒になった硫黄だけがn型キャリヤを形成するのに有用だということを示す。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[実施例12] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1020cm−3である。実施例9より硫黄添加量を1000倍にしたものである。抵抗率は200Ωcmである。実施例9、10、11と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例9よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例9と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[実施例13] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1021cm−3である。実施例9より硫黄添加量を10000倍にしたものである。抵抗率は200Ωcmである。実施例9、10、11、12と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例9よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例9と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[実施例14] このダイヤモンドは窒素量が3×1017cm−3、硫黄量が1×1022cm−3である。実施例9より硫黄添加量を100000倍にしたものである。抵抗率は200Ωcmである。実施例9、10、11、12、13と同じである。電流が通るので十分に薄い膜にして半導体デバイスの一部に使える。実施例9よりも硫黄ドープ量が多いのであるが、抵抗率は実施例9と変わらない。N:S=3:1の比率を越える硫黄をドープしてもそれはn型キャリヤを増やすことにならない。
[比較例5] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が0cm−3である。比較例3、4、実施例8〜14に比べて窒素量を10倍にしている。以後比較例6、実施例15〜21まで窒素量は、比較例3、4、実施例8〜14の10倍である。抵抗率は2000000Ωcm=2×106Ωcmである。十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。
[比較例6] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1015cm−3である。抵抗率は2000000Ωcm=2×106Ωcmである。十分に電流が通らないので半導体デバイスには使えない。硫黄が少ないので、炭素5原子の空孔を、窒素3原子と硫黄1原子で置き換えた構造をとることができない。
[実施例15] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1016cm−3である。抵抗率は2000Ωcmである。電流が通るので半導体デバイスに使える場合がある。比較例6から実施例15の間での抵抗率の低下は硫黄の増加によっている。しかし硫黄がなお少ないので、炭素5原子の空孔全部を、窒素3原子と硫黄1原子で置き換えることができない。
[実施例16] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1017cm−3である。抵抗率は200Ωcmである。実施例15と比べてn型キャリヤが10倍になっているということである。実施例15から実施例16の間のキャリヤの増加は硫黄の増加によっている。硫黄の単独ドープではn型キャリヤは発生しないが、過剰の窒素があるのでn型キャリヤが増加する。電流が通るので半導体デバイスに使える。
[実施例17] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1018cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。十分に低抵抗であるから半導体デバイスの薄膜として利用することができる。実施例16と比べて硫黄量が10倍になりn型キャリヤが10倍になっている。実施例16から実施例17の間のキャリヤの増加は硫黄の増加によっている。実施例17ではちょうど窒素:硫黄=3:1の比率になっている。炭素5原子を除去した空孔に、窒素3原子と硫黄1原子からなるドナー構造が形成されている。そのためにn型キャリヤが著しく増加した。これは本発明の優れた技術思想が最も端的に現れた実施例である。
[実施例18] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1019cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素:硫黄=3:10となり実施例17と比べて硫黄量が10倍になっているが抵抗率は下がらない。窒素:硫黄=3:1となるときにn型キャリヤが増える。それを越えて硫黄が単独で増加してもn型キャリヤを増すことにならない。
[実施例19] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1020cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。実施例17と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
[実施例20] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1021cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。実施例17と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
[実施例21] このダイヤモンドは窒素量が3×1018cm−3、硫黄量が1×1022cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。実施例17と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
[比較例7] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が0cm−3である。比較例5、6、実施例15〜21に比べて窒素量を10倍にしている。以後比較例8、実施例22〜28まで窒素量は、比較例5、6、実施例15〜21の10倍である。抵抗率は200Ωcmである。
[比較例8] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1015cm−3である。抵抗率は200Ωcmである。硫黄が少ないので、炭素5原子の空孔を、窒素3原子と硫黄1原子で置き換えた構造をとることができない。
[実施例22] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1016cm−3である。抵抗率は190Ωcmである。電流が通るので半導体デバイスに使える。
[実施例23] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1017cm−3である。抵抗率は100Ωcmである。実施例22と比べてn型キャリヤが約2倍になっている。実施例22から実施例23の間のキャリヤの増加は硫黄の増加によっている。硫黄の単独ドープではn型キャリヤは発生しないが、過剰の窒素があるのでn型キャリヤが増加する。電流が通るので半導体デバイスに使える。
[実施例24] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1018cm−3である。抵抗率は18Ωcmである。十分に低抵抗であるから半導体デバイスの薄膜として利用することができる。実施例23と比べて硫黄量が10倍になりn型キャリヤが約5倍になっている。
[実施例25] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1019cm−3である。抵抗率は3Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素:硫黄=3:1となり本発明の技術思想が顕著に現れた実施例である。
[実施例26] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1020cm−3である。抵抗率は3Ωcmである。実施例25と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素:硫黄=3:1の比率を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
[実施例27] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1021cm−3である。抵抗率は3Ωcmである。実施例25と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えない。
[実施例28] このダイヤモンドは窒素量が3×1019cm−3、硫黄量が1×1022cm−3である。抵抗率は3Ωcmである。実施例25と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。これも窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
[比較例9] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が0cm−3である。比較例7、8、実施例22〜28に比べて窒素量を10倍にしている。以後比較例10、11、実施例29〜34まで窒素量は、比較例7、8、実施例22〜28の10倍である。抵抗率は20Ωcmである。
[比較例10] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1015cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。
[比較例11] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1016cm−3である。抵抗率は20Ωcmである。
[実施例29] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1017cm−3である。抵抗率は19Ωcmである。電流が良く通るので半導体デバイスに使える。
[実施例30] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1018cm−3である。抵抗率は10Ωcmである。十分に低抵抗であるから半導体デバイスの薄膜として利用することができる。比較例11と比べて硫黄量が100倍になりn型キャリヤが約2倍になっている。
[実施例31] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1019cm−3である。抵抗率は2.8Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
[実施例32] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1020cm−3である。抵抗率は0.5Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素:硫黄=3:1となり本発明の技術思想が顕著に現れた好適な実施例である。
[実施例33] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1021cm−3である。抵抗率は0.5Ωcmである。実施例32と同じである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えない。
[実施例34] このダイヤモンドは窒素量が3×1020cm−3、硫黄量が1×1022cm−3である。抵抗率は0.5Ωcmである。実施例32と同じである。これも窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
[比較例12] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が0cm−3である。比較例9〜11、実施例29〜34に比べて窒素量を10倍にしている。以後比較例13〜15、実施例35〜39まで窒素量は、比較例9〜11、実施例29〜34の10倍である。抵抗率は4Ωcmである。
[比較例13] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1015cm−3である。抵抗率は4Ωcmである。
[比較例14] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1016cm−3である。抵抗率は4Ωcmである。
[比較例15] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1017cm−3である。抵抗率は4Ωcmである。
[実施例35] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1018cm−3である。抵抗率は3.7Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
[実施例36] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1019cm−3である。抵抗率は2Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
[実施例37] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1020cm−3である。抵抗率は0.48Ωcmである。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
[実施例38] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1021cm−3である。抵抗率は0.2Ωcmである。窒素:硫黄=3:1となり本発明の技術思想が顕著に現れた好適な実施例である。十分に低抵抗で半導体デバイスの薄膜として利用することができる。
[実施例39] このダイヤモンドは窒素量が3×1021cm−3、硫黄量が1×1022cm−3である。抵抗率は0.2Ωcmである。実施例38と同じである。これも窒素:硫黄=3:1を越えて硫黄が増えてもn型キャリヤは増えないということを示す。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのリチウム原子(Li)、1つの酸素原子(O)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつの銅原子(Cu)、1つの酸素原子(O)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、1つの窒素原子(N)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、1つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)、1つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、1つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、1つの燐原子(P)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、二つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、二つの酸素原子(O)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、二つの酸素原子(O)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、一つの酸素原子(O)、1つの硫黄原子(S)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、一つのフッ素原子(F)、1つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、一つのフッ素原子(F)、1つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、二つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つのシリコン原子(Si)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのアルミニウム原子(Al)、一つの炭素原子(C)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つの硫黄原子(S)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つの硫黄原子(S)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つのセレン原子(Se)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの燐原子(P)、1つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのアルミニウム原子(Al)、1つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、三つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、二つの酸素原子(O)、1つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、二つの酸素原子(O)、1つのセレン原子(Se)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのアルミニウム原子(Al)、三つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの酸素原子(O)、1つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの酸素原子(O)、1つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの酸素原子(O)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの硫黄原子(S)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの硫黄原子(S)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つのセレン原子(Se)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つのシリコン原子(Si)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つのゲルマニウム原子(Ge)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、二つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、二つの窒素原子(N)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、二つの窒素原子(N)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、一つの燐原子(P)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、一つの砒素原子(As)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのシリコン原子(Si)、二つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのゲルマニウム原子(Ge)、二つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、一つの酸素原子(O)、1つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、一つの酸素原子(O)、1つのセレン原子(Se)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、二つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの燐原子(P)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つの砒素原子(As)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのシリコン原子(Si)、1つの窒素原子(N)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのゲルマニウム原子(Ge)、1つの窒素原子(N)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに、三つの窒素原子(N)、一つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに、三つの窒素原子(N)、一つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに、三つの窒素原子(N)、一つのセレン原子(Se)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに、二つの窒素原子(N)、1つの燐原子(P)、一つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに、二つの窒素原子(N)、1つの砒素原子(As)、一つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を21としてn型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を1つ取り、代わりに窒素原子を入れた場合にヤーンテラー効果のためダイヤモンド格子の中に偏って入り深い準位を作り自由なn型キャリヤを生じない場合を示すダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに4つの窒素原子を入れた場合にヤーンテラー効果のため窒素はダイヤモンド格子の中に偏って入り中央に空孔を発生した状態を示すダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに4つの原子を入れn型になる場合の主要な56種類の4原子組み合わせ例の表。
炭素原子を5つ取り、代わりに4つの原子を入れp型になる場合の主要な52種類の4原子組み合わせ例の表。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつの銅原子(Cu)、1つの炭素原子(C)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つの銅原子(Cu)、1つの窒素原子(N)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのリチウム原子(Li)、三つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つの銅原子(Cu)、三つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、1つのホウ素原子(B)、二つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりにひとつのベリリウム原子(Be)、1つのホウ素原子(B)、ひとつのフッ素原子(F)、ひとつの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、1つの炭素原子(C)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、1つの炭素原子(C)、一つの酸素原子(O)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、1つの炭素原子(C)、一つの硫黄原子(S)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、1つのシリコン原子(Si)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、2つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、2つの窒素原子(N)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、一つの窒素原子(N)、一つの燐原子(P)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、一つの窒素原子(N)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、一つの窒素原子(N)、一つの酸素原子(O)、一つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのベリリウム原子(Be)、一つの燐原子(P)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つのホウ素原子(B)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つのホウ素原子(B)、一つの酸素原子(O)、二つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つのホウ素原子(B)、一つの酸素原子(O)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つのホウ素原子(B)、一つの硫黄原子(S)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つのホウ素原子(B)、一つのセレン原子(Se)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つのアルミニウム原子(Al)、一つの酸素原子(O)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、1つの炭素原子、一つの窒素原子(N)、一つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、1つの窒素原子(N)、一つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、1つの窒素原子(N)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、1つの燐原子(P)、1つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つのシリコン原子(Si)、1つの窒素原子(N)、1つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのアルミニウム原子(Al)、一つの炭素原子(C)、1つの窒素原子(N)、1つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、1つの酸素原子(O)、1つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つの炭素原子(C)、1つの酸素原子(O)、1つのセレン原子(Se)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、一つのシリコン原子(Si)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのアルミニウム原子(Al)、一つの炭素原子(C)、二つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、二つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、二つの窒素原子(N)、1つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、二つの窒素原子(N)、1つのセレン原子(Se)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのホウ素原子(B)、1つの窒素原子(N)、1つの燐原子(P)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに1つのアルミニウム原子(Al)、二つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに三つの炭素原子(C)、1つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに三つの炭素原子(C)、1つの塩素原子(Cl)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに三つの炭素原子(C)、一つの臭素原子(Br)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つのシリコン原子(Si)、1つのフッ素原子(F)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、1つの硫黄原子(S)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、一つの窒素原子(N)、1つのセレン原子(Se)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、1つの燐原子(P)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに二つの炭素原子(C)、1つの砒素原子(As)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、一つのシリコン原子(Si)、1つの窒素原子(N)、1つの酸素原子(O)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、三つの窒素原子(N)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、二つの窒素原子(N)、一つの燐原子(P)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つの炭素原子(C)、二つの窒素原子(N)、一つの砒素原子(As)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。
炭素原子を5つ取り、代わりに一つのシリコン原子(Si)、三つの窒素原子(N)を入れて価電子数の合計を19としてp型キャリヤを発生させるようにした本発明の実施例に係るダイヤモンド格子構造図。