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CVD金刚石在半导体领域的优势

2023-06-25 08:45:32

CVD金刚石的外观、成分与天然金刚石几乎一样,物理、化学特性也没有太大不同,在肉眼下,两者看不出任何区别。不过CVD金刚石之所以受重视,最主要的原因就是“纯”,它与天然金刚石相比更加地干净,几乎没有任何杂质。

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半导体材料界的新星:CVD金刚石


极高的纯度,使得CVD金刚石在应用上比天然金刚石拥有更多的可能性——比如说凭借优异的电学性质,金刚石材料目前已在半导体领域中独占鳌头。金刚石与c-BN(6.4eV)、Ga2O3(4.8eV)、AIN(4.eV)等材料禁带宽度在5eV左右,同属于当前热门的的超宽禁带半导体材料。其中金刚石的禁带宽度为5.47eV,是当前单质半导体材料中带隙最宽的材料,其各项电学性质极其优异:


①极高的击穿电场:高达109Vem-1,是础化镓材料的17倍,氮化镓材料的2倍,碳化硅材料的2.5倍。


②饱和载流子速度:在饱和载流子速度方面金刚石是硅、砷化镓的2.7倍,而且载流子速度比础化镓的峰值还要大,即在申场强度增加时也可维持其高的速率。


③载流子迁移率:金刚石的电子迁移率与空穴迁移率都优于其它半导体材料,室温下电子的迁移率为4500cm2/V·S,而硅仅为1500cm2/V·S,砷化镓为8500cm²/V-S,氮化镓低于1000cm2/V·S;金刚石空穴迁移率为3800cm2/V·S,而硅仅为600cm2/VS,砷化镓为400cm2/V·S,氮化镓为<50cm2/V·S,因而,金刚石可以制作高频电子器件。


④低的介电常数:金刚石的介电常数为5.7,约为砷化镓的二分之一,小于InP的一半,即在给定的频率下,金刚石半导体具有优越的容性负载,这为毫米波器件的设计提供了极大的方便。


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