El diamante es un semiconductor, con un intervalo de banda muy grande (intervalo de banda indirecto).
Estructura de la banda y concentración de portadores
La clasificación como semiconductor es principalmente una cuestión de qué tan bien se puede dopar, es decir, agregar una impureza a baja concentración para afectar directa y confiablemente su conductividad y banda a las distancias de nivel de Fermi.
Curiosamente, el diamante (carbono cristalino tridimensional) se puede dopar, pero no tan eficazmente como en otros semiconductores. Dopaje de diamante
El diamante es un semiconductor de banda ancha con propiedades físicas y químicas sin igual. Cuando se dopa, el diamante semiconductor puede conducir a la realización de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos con propiedades excepcionales. El diamante ahora se puede dopar tipo p, con boro, tanto durante el crecimiento de la película de diamante CVD como por implantación iónica, y el tipo n con fósforo durante el crecimiento CVD. Este artículo revisa el estado actual del dopaje con diamantes y describe las propiedades electrónicas de las capas dopadas. Se describen algunas aplicaciones potenciales del diamante semiconductor dopado.
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El problema es que el dopaje requiere que el nivel del donante esté muy cerca de la energía del borde de la banda, pero el dopaje tanto P como N en el diamante están bastante más alejados del borde de la banda que los niveles del donante en otros semiconductores.
dopaje tipo n de diamante
Sin embargo, el fósforo se ha utilizado con éxito para producir diamantes de tipo n, en el sentido de que el nivel del donante (E en la Figura 2) es mucho más superficial que cualquier otro donante que pueda incluirse de manera reproducible en el diamante. Esta calificación del término éxito es muy importante: el nivel de donante de P es relativamente profundo, a 0.6 eV por debajo de la banda de conducción. Por lo tanto, a temperatura ambiente, el número de electrones de conducción será pequeño ya que la fracción de donantes que se ionizarán depende de la exponencial de la relación E / kBT .
Estructura de la banda y concentración de portadores
El boro es un nivel de aceptación profundo con una energía de activación de 0.37 eV. Hasta ahora, las aplicaciones de semiconductores de diamante se han basado casi exclusivamente en muestras de tipo p dopadas con boro (Gildenblat et al. [1991]) .