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人工晶体学报 ›› 2022, Vol. 51 ›› Issue (5): 830-840.

• 综合评述 • 上一篇    下一篇

硼协同掺杂金刚石单晶的高温高压合成

王志文1, 马红安1, 陈良超2, 蔡正浩1, 贾晓鹏1   

  1. 1.吉林大学超硬材料国家重点实验室,长春 130012;
    2.郑州大学材料物理教育部重点实验室,郑州 450052
  • 收稿日期:2022-02-10 出版日期:2022-05-15 发布日期:2022-06-17
  • 通讯作者: 贾晓鹏,教授。E-mail:jiaxp@jlu.edu.cn
  • 作者简介:王志文(1999—),男,山东省人,硕士研究生。E-mail:1505000191@qq.com; 贾晓鹏,教育部“重大人才工程奖励计划”特聘教授,吉林大学唐敖庆学者卓越教授,博士生导师,《金刚石与磨料磨具工程》《超硬材料工程》等学术刊物编委。1996年于日本国立筑波大学获得工学博士学位。1999年12月作为教育部特聘教授回到吉林大学超硬材料国家重点实验室工作至今。研究方向为超硬和多功能材料的高温高压合成与应用。在宝石级金刚石、高品级工业金刚石、立方氮化硼,以及热电材料和功能陶瓷等的高温高压合成与应用研究领域,取得了一系列的创新成果。部分研究成果已实现了工业化生产,为企业发展提供了坚强的技术支持。在其研究领域权威学术杂志期刊上已发表国际期刊学术论文200余篇,获多项发明专利,作为项目负责人主持了多项国家自然科学基金项目。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51772120,51872112,11804305,11604246);中央高校基本科研业务费专项资金

HPHT Synthesis of Boron Co-Doped Single Crystal Diamond

WANG Zhiwen1, MA Hongan1, CHEN Liangchao2, CAI Zhenghao1, JIA Xiaopeng1   

  1. 1. State Key Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012, China;
    2. Key Laboratory of Material Physics of Ministry of Education, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China
  • Received:2022-02-10 Online:2022-05-15 Published:2022-06-17

摘要: 金刚石是一种具有优异性能的极限性超硬多功能材料。人工合成的金刚石可通过掺杂的方式使其具有各种独特的性质。掺硼金刚石兼具p型半导体的导电特性和金刚石自身优良的物理和化学性能,在国防、医疗、勘探、科研等领域具有极高的应用价值。本文基于本课题组高温高压(HPHT)法合成的系列掺硼金刚石以及硼协同掺杂金刚石单晶,进行了硼掺杂金刚石、硼氢协同掺杂金刚石以及硼氮协同掺杂金刚石的合成和性能特征等方面的研究。通过表征合成样品在光学、电学方面的性能,探讨了不同掺杂添加剂对合成金刚石性能的影响,为合成高性能的半导体金刚石提供了思路。

关键词: 掺硼金刚石, 高温高压, 超硬材料, 晶体生长, 协同掺杂, 霍尔效应, 半导体金刚石

Abstract: Diamond is a superhard and multi-functional material with excellent properties. Synthetic diamond can own unique properties by doping. Boron-doped diamond has both conductive characteristics of p-type semiconductor and excellent physical and chemical properties. It has wide application value in national defense, medical treatment, exploration, scientific research and other fields. Based on boron-doped diamond and boron co-doped diamond single crystals synthesized by high pressure and high temperature (HPHT) method in our laboratory, the synthesis and properties of boron-doped diamond, boron-hydrogen co-doped diamond and boron-nitrogen co-doped diamond are discussed. The influence of different additives on the synthesis properties of the synthetic diamonds through the optical and electrical characterization are analyzed, which provides some ideas for further synthesizing high-performance semiconductor diamonds.

Key words: boron-doped diamond, HPHT, superhard material, crystal growth, co-doping, Hall effect, semiconductor diamond

中图分类号: