Алмазы, легированные азотом, могут служить основой для создания электронных и оптоэлектронных устройств. Такие выводы сделали ученые из МФТИ и Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ) по итогам исследования, результаты которого опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Алмаз относится к числу полупроводников: на основе алмазов, легированных бором и фосфором, можно разрабатывать компоненты высокопрочной электроники с различными типами проводимости. «Подтипом» таких полупроводников являются алмазы, легированные азотом, свойства которых вплоть до недавнего времени оставались плохо изученными, в том числе из-за технической сложности изготовления экспериментальных образцов «электрического» качества. Последние должны быть не только крупными по размеру, но и однородными по концентрации примесного азота. Это необходимо для проведения исследований с помощью эффекта Холла – возникновения напряжения при приложении магнитного поля перпендикулярно основному направлению электрического тока в образце.
«Мы проводили измерения при достаточно высоких температурах (300–700 градусов Цельсия) в защитной атмосфере высокочистого аргона. В целом подготовка и исследование серии уникальных крупных (5 карат) синтетических монокристаллов алмаза, легированных азотом, представляют собой достаточно сложный эксперимент мирового уровня», — цитирует Центр научной коммуникации МФТИ Сергея Буга, одного из авторов исследования, доцента кафедры физики и химии наноструктур МФТИ.
Исследователям из ТИСНУМ и МФТИ по итогам серии экспериментов удалось измерить зависимость сопротивления, концентрации и подвижности свободных электронов от температуры в алмазах, легированных азотом. Полученные данные существенно расширили знания о полупроводниковых свойствах как синтетических, так и природных алмазов.
«Алмаз — уникальный материал, который известен тысячи лет. Любые исследования в этой области, которые раскрывают какие-то новые сведения о таком классическом материале, будут полезны при создании новых электронных, оптоэлектронных, квантовых устройств. Например, коллеги из Японии уже создают диоды, транзисторы и микросхемы с использованием легированных азотом алмазов, а в России разрабатываются светодиоды и фемтосекундные лазеры на основе азот-вакансионных оптических центров в легированных азотом алмазах», — цитирует Центр научной коммуникации МФТИ Сергея Буга.
