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金刚石:从超硬材料到半导体材料—金刚石光电探测器及其应用研究进展综述

日期:2018/10/10
来源:Materials

   金刚石是自然界中最坚硬的物质,在精密加工、磨具磨料、矿山开采、石油钻探等国民经济核心领域有重要应用,被称为现在工业的“牙齿”。金刚石除了具有硬度高的特性外,还具有很多优异的半导体性质,如宽的带隙、高的热导率、高的击穿电压、高的载流子迁移率以及强的抗辐射能力等,这些性质使得金刚石成为制备高性能半导体器件的理想候选材料之一,在深紫外探测器,粒子探测器,高功率、高压、高频电子器件等领域有广泛的应用前景。随着金刚石合成技术的发展,金刚石基半导体器件已被广泛地研究并取得了一些进展。

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  基于金刚石优异的半导体性质和广泛的应用前景,郑州大学物理工程学院单崇新教授组建了以研究金刚石半导体性能为主要研究方向的课题组,对金刚石材料和器件展开了系统研究,并在大尺寸、高质量单晶金刚石制备及其日盲紫外探测器件制备方面取得一定进展。近期,单崇新教授团队受邀为Advanced Optical Materials杂志撰写相关综述:“Optoelectronic Diamond: Growth, Properties, and Photodetection Applications”。该文章详细介绍了近年来人们在金刚石大尺寸单晶制备、金刚石基光电探测器件制备及其应用领域取得的研究进展。文章首先介绍了金刚石的基本半导体性质,并与常见半导体性质做对比,分析其作为半导体材料的优势及其有望应用的领域。接下来从金刚石合成工艺进展角度介绍了Mosaic式及异质外延制备大尺寸金刚石的研究进展,并总结了金刚石掺杂方面的最新结果。随后按器件结构类型分类介绍了目前制备金刚石探测器的器件性能指标,并对不同结构器件优缺点进行对比分析。之后,介绍了金刚石在成像器件、位置探测、太阳光谱检测等领域的应用。最后,该综述总结了现阶段金刚石光电领域发展的不足以及面临的挑战,并对金刚石半导体应用前景进行了展望。

  相关内容已发表在Advanced Optical Materials上(DOI: 10.1002/adom.201800359),第一作者为郑州大学物理工程学院卢英杰博士,通讯作者为单崇新教授。

关键字:金刚石
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