返回首页

如果在金刚石中掺入少量的硼或者氮,它就会变成

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-01-26 08:02   点击:203  编辑:admin   手机版

一、如果在金刚石中掺入少量的硼或者氮,它就会变成半导体。为什么?

半导体器件中包含p型和n型两种半导体。P型半导体指本征半导体(纯净未掺杂的半导体)中掺入三价元素杂质,如硅中掺入杂质硼,这样的半导体中多数载流子是空穴;N型半导体指本征半导体中掺入五价元素杂质,如硅中掺入杂质磷,这样的半导体中多数载流子是电子。当p型半导体与n型半导体接触时会在接触面上形成pn结,即是PN结二极管。双极结型晶体管也就是BJT、三极管,其原理都是以PN结为基础的。

元素周期表中,C和Si同族,故在金刚石中掺入少量的硼或者氮,它就会变成半导体。

二、金刚石薄膜有什么特殊性能?如何制备

您好;近年来,DLC膜的制备工艺发展迅速,已经开发出多种制备方法。这些方法大体分为两大类:物理气相沉积法和化学气相沉积法,下面介绍几种常用方法:

物理气相沉积(PVD)

(1)溅射法 溅射法是工业生产中常用的薄膜制备方法,又分为直流溅射、射频溅射、磁控溅射等不同工艺。

①直流溅射

直流溅射又称二极磁控溅射,是最简单的溅射方法。其原理是以靶材为阴极,基片为阳极,离子在阴极的吸引下轰击靶面,溅射出粒子沉积在基片上成膜。直流溅射的优点是简单方便,对高熔点、低蒸汽压的元素也适用。缺点是沉积速率低,薄膜中含有较多气体分子。

②射频溅射

射频溅射是利用射频放电等离子体进行溅射的一类方法。由于射频溅射所使用的靶材包括导体、半导体和绝缘材料等,因此应用范围有所增加。其缺点是沉积速率低、荷能离子对薄膜表面有损伤,因而限制了该工艺的广泛应用。

③磁控溅射

磁控溅射是上世纪七十年代后期发展起来的一种先进工艺,是在真空下电离惰性气体形成等离子体,气体离子在靶上附加偏压的吸引下轰击靶材,溅射出碳原子并沉积到基片上。它利用交叉电磁场对二次电子的约束作用,使得二次电子与工作气体的碰撞电离几率大大增加,提高了等离子体的密度。在相同溅射偏压下,等离子体的密度增加,溅射率提高,增加了薄膜的沉积速率。而且由于二次电子和工作气压的碰撞电离率高,因而可以在较低工作气压(10—1~1Pa)和较低溅射电压下(-500V)产生自持放电。溅射用的惰性气体一般选择氩气(Ar),因为它的溅射率最高。

(2)离子束沉积

离子束沉积方法的原理是采用氩等离子体溅射石墨靶形成碳离子,并通过电磁场加速使碳离子沉积于基体表面形成类金刚石膜。离子束增强沉积是离子束沉积的改进型,它是通过溅射固体石墨靶形成碳原子并沉积在基体表面,同时用另一离子束轰击正在生长中的类金刚石膜,通过这种方法提高了薄膜的沉积速率和致密性,获得的类金刚石膜在综合性能方面有很大的提高。该工艺可以获得具有较好的化学计量比、应力小且附着力高的薄膜,适合在不宜加热的衬底上制膜。缺点是离子枪的尺寸较小,只能在较小或中等尺寸的基片上沉积薄膜,不适合大量生产。

(3)磁过滤真空弧沉积

这是近年来发展起来的一种新型离子束薄膜制备方法。弧源中的触发电极和石墨阴极之间产生真空电弧放电,激发出高离化率的碳等离子体,采用磁过滤线圈过滤掉弧源产生的大颗粒和中性原子,可使到达衬底的几乎全部是碳离子,可以用较高的沉积速率制备出无氢膜,有结果表明采用此技术可以获得sp3键含量高达90%、硬度高达95,的无氢碳膜,其性质与多晶金刚石材料相近。

三、立方氮化硼薄膜

具立方晶体结构的氮化硼薄膜。立方氮化硼(c-BN)是仅次于金刚石的超硬材料,化学稳定性极好,具有高电阻率,高热导率,掺入某些杂质可以成为半导体。立方氮化硼薄膜可以用低压气相形成金刚石薄膜相似的方法合成。氮化硼(BN)有三种异构体:h-BN,c-BN和w-BN,它们之间性能别很大,h-BN具有与石墨极相似的层状结构,质地很软。w-BN和c-BN中B、N原子都是彼此形成四配位结构,在硬度方面两者差别不大,都是硬质膜,可以用于切削刀具。

四、什么是人造金刚石薄膜?

如果在材料或零件的表面上罩上一层人造金刚石薄膜,就好像为材料穿上结实耐磨的外衣。有了这种金刚石薄膜涂层新衣后,就会使工业产品发生惊人的变化。这种薄膜除了能使激光器的功率增大10多倍外,还能用来制成锐利无比的超薄型外科手术刀,而且可使各种金属切削刀具的使用寿命延长30倍以上。另外,用金刚石薄膜还可制成音质优美的高保真扬声器,即使当音频高达人耳听不到的4万赫以上时,这种扬声器仍不失真。

金刚石薄膜涂层还将在电子工业上大显身手。由于硅晶体在半导体性能上远不如纯净的金刚石,科学家们考虑在价格低廉的底衬上,涂上一层具有半导体性质的金刚石薄膜,以代替整块的半导体。八、精陶瓷

五、金刚石薄膜与石墨烯哪个前景更好

这个硬度必须考虑作用力的方向。如果要说石墨烯强度比钻石大的话,那应该讨论的是两碳原子之间键的强度。石墨烯是二维六角网格状,键强度比在三维网格中的要强。

但考虑到大块材料的话,钻石各个方向上强度都较高,而石墨烯在第三个维度就是渣渣了。

只是石墨烯面内的拉伸强度比较大而已,这个是算出来的,好像没有什么实验验证,因为制取大片石墨烯分离出来是很难的。

石墨烯收到剪切力的时候非常脆弱,一碰就碎。实际上比较一种二维材料和一种三维材料的相对硬度是没有多大意义的…

顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%
热门图文